導(dǎo)電薄膜方塊電阻多探針測(cè)量方法及測(cè)量頭技術(shù)

一種導(dǎo)電薄膜方塊電阻多探針測(cè)量方法及測(cè)量頭，涉及薄膜檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，所解決的是提升邊緣測(cè)量能力的技術(shù)問(wèn)題。該方法在目標(biāo)樣品上設(shè)定5個(gè)測(cè)量點(diǎn)，其中的4個(gè)點(diǎn)按傳統(tǒng)四探針?lè)ㄅ帕谐梢粋€(gè)直線段P14，P5設(shè)置在直線段P14的中垂線上，并位于直線段P14的內(nèi)側(cè)；然后在P1、P4處導(dǎo)入測(cè)量電流I的情況下，測(cè)量P2、P5之間的電勢(shì)差U25A及P2、P3之間的電勢(shì)差U23；在P1、P3處導(dǎo)入測(cè)量電流的情況下，測(cè)量P2、P5之間的電勢(shì)差U25B；再將U|25A/U|25B作為r的值推導(dǎo)出r?Cf函數(shù)曲線；再根據(jù)r?Cf函數(shù)曲線求得校正因子Cf的值，并根據(jù)校正因子Cf的值計(jì)算目標(biāo)樣品的方塊電阻。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供的方法及測(cè)量頭，用于導(dǎo)電薄膜的測(cè)量。

Multi probe measuring method and measuring head of conducting film block resistance

The invention relates to a multi probe measuring method and a measuring head for the square resistance of a conductive film, which relates to the technical field of film detection, and solves the technical problem of improving the edge measuring ability. In this method, five measuring points are set on the target sample, of which four points are arranged in a straight line segment P14 according to the traditional four probe method, P5 is set on the vertical line of the straight line segment P14, and is located at the inner side of the straight line segment P14; then, when the measuring current I is introduced at P1 and P4, the potential difference u25a between P2 and P5, and the potential difference U23 between P2 and P3 are measured; when the measuring current is introduced at P1 and P3 In this case, measure the potential difference u25b between P2 and P5; then use u25a / u25b as the value of R to derive the R \u2011 CF function curve; then calculate the value of the correction factor CF according to the R \u2011 CF function curve, and calculate the block resistance of the target sample according to the value of the correction factor CF. The method and the measuring head are used for measuring the conductive film.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
導(dǎo)電薄膜方塊電阻多探針測(cè)量方法及測(cè)量頭
本專(zhuān)利技術(shù)涉及薄膜檢測(cè)技術(shù)，特別是涉及一種導(dǎo)電薄膜方塊電阻多探針測(cè)量方法及測(cè)量頭的技術(shù)。
技術(shù)介紹
四探針測(cè)量方法被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中方塊電阻Rs的測(cè)量，尤其是在半導(dǎo)體集成電路芯片生產(chǎn)制造中，四探針測(cè)量是各類(lèi)導(dǎo)電薄膜相關(guān)制備工藝檢測(cè)的必備手段。如圖3所示，四探針測(cè)量方法的原理是：在樣品S2的表面設(shè)定從左至右等間距直線排列的4個(gè)探針的測(cè)量點(diǎn)，將該4個(gè)測(cè)量點(diǎn)分別定義為P1、P2、P3、P4，利用2根探針在P1、P4處導(dǎo)入測(cè)量電流I時(shí)，就會(huì)在樣品表面形成特定的電勢(shì)分布，此時(shí)再用另2根探針測(cè)量P2、P3之間的電勢(shì)差U23，理論上當(dāng)探針遠(yuǎn)離樣品邊緣并導(dǎo)電特性均勻的時(shí)候，探針測(cè)得的電勢(shì)差僅僅與樣品的導(dǎo)電特性(方塊電阻)、測(cè)量點(diǎn)位置有關(guān)，當(dāng)四根探針的測(cè)量點(diǎn)共線、等間距且遠(yuǎn)離樣品邊緣時(shí)，可以從理論上推導(dǎo)出一個(gè)方塊電阻Rs的簡(jiǎn)單計(jì)算公式：由于實(shí)際使用中，4個(gè)探針的測(cè)量點(diǎn)無(wú)法做到理想等距分布，因此運(yùn)用上式計(jì)算時(shí)就會(huì)產(chǎn)生偏差，為了避免這一偏差，出現(xiàn)了一種雙測(cè)試法對(duì)測(cè)量點(diǎn)位置加以修正，該方法的過(guò)程是：先用上述方法得到P2、P3之間的電勢(shì)差U23，之后再將同樣的測(cè)量電流I導(dǎo)入P1、P3，并測(cè)量P2、P4之間的電勢(shì)差U24，將U23/U24的值定義為r，最后可以通過(guò)公式：計(jì)算出方塊電阻Rs的值，其中的校正因子Cf是比值r的函數(shù)，r-Cf函數(shù)曲線的公式可通過(guò)理論推導(dǎo)得到，該方法推導(dǎo)出的r-Cf函數(shù)曲線如圖4所示。雙測(cè)試法雖然克服了計(jì)算偏差的問(wèn)題，但是由于一些理論上的限制，其測(cè)量區(qū)域無(wú)法向樣品邊緣做進(jìn)一步拓展，其原因如下：設(shè)4個(gè)探針的測(cè)量點(diǎn)落在直線段P14上，并且直線段P14的兩端端點(diǎn)為P1、P4，直線段P14的中點(diǎn)與樣品S2邊緣的距離為D；當(dāng)D值大于某個(gè)臨界值的時(shí)候(針間距為1毫米的情況下，這個(gè)臨界值約為1.1毫米)，校正因子Cf是比值r的單調(diào)增函數(shù)，當(dāng)D等于該臨界值時(shí)，r-Cf函數(shù)曲線會(huì)出現(xiàn)拐點(diǎn)，當(dāng)D小于該臨界值時(shí)，校正因子Cf變成比值r的單調(diào)減函數(shù)。這樣，就使得測(cè)得的r值有兩個(gè)對(duì)應(yīng)的Cf值，當(dāng)D值在臨界值附近時(shí)，就無(wú)法確定D值是大于臨界值，還是小于臨界值，從而無(wú)法確定哪個(gè)Cf值與D值是相對(duì)應(yīng)的，因此只能在可測(cè)區(qū)域內(nèi)(即：D值明顯大于臨界值的區(qū)域)進(jìn)行。除此之外，直線段P14與樣品邊緣之間的夾角θ的變化會(huì)導(dǎo)致r-Cf函數(shù)曲線的拐點(diǎn)區(qū)域發(fā)生移動(dòng)，而該夾角θ很難精確的測(cè)定，該夾角θ帶來(lái)的測(cè)量誤差會(huì)進(jìn)一步放大邊緣效應(yīng)對(duì)可測(cè)區(qū)域的限制。綜上所述，由于四探針測(cè)量方法存在著一些理論上的局限，阻礙了其邊緣測(cè)量能力的進(jìn)一步提升。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本專(zhuān)利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種邊緣測(cè)量能力好的導(dǎo)電薄膜方塊電阻多探針測(cè)量方法及測(cè)量頭。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)所提供的一種導(dǎo)電薄膜方塊電阻多探針測(cè)量方法，其特征在于，具體步驟如下：1)在目標(biāo)樣品上設(shè)定5個(gè)測(cè)量點(diǎn)，并將該5個(gè)測(cè)量點(diǎn)分別定義為P1、P2、P3、P4、P5；其中的P1、P2、P3、P4從左至右等間距排列，并且該4個(gè)測(cè)量點(diǎn)連成一個(gè)直線段P14，并且直線段P14的兩端端點(diǎn)分別為P1、P4；其中的P5位于直線段P14的中垂線上，并且P5位于直線段P14的內(nèi)側(cè)；2)設(shè)定測(cè)量電流I的值，并采用2種測(cè)量方式實(shí)施測(cè)量；測(cè)量方式1：在P1、P4處導(dǎo)入測(cè)量電流I，并測(cè)量P2、P5之間的電勢(shì)差U25A，及P2、P3之間的電勢(shì)差U23；測(cè)量方式2：在P1、P3處導(dǎo)入測(cè)量電流I，并測(cè)量P2、P5之間的電勢(shì)差U25B；3)令r＝U25A/U25B，并推導(dǎo)出r-Cf函數(shù)曲線；4)通過(guò)r-Cf函數(shù)曲線求得校正因子Cf的值，并根據(jù)校正因子Cf的值計(jì)算目標(biāo)樣品的方塊電阻Rs，計(jì)算公式為：本專(zhuān)利技術(shù)還提供了用于實(shí)現(xiàn)上述導(dǎo)電薄膜方塊電阻多探針測(cè)量方法的測(cè)量頭，該測(cè)量頭包括探頭座，其特征在于：所述探頭座上設(shè)有5個(gè)探針，該5個(gè)探針?lè)謩e為第一探針、第二探針、第三探針、第四探針、第五探針；所述第一探針、第二探針、第三探針、第四探針依序等間距直線排列；所述第一探針、第四探針、第五探針布設(shè)成等腰三角形的形狀，并且第五探針位于在等腰三角形的頂角部，第一探針、第四探針?lè)謩e位于等腰三角形的兩底角部。本專(zhuān)利技術(shù)提供的導(dǎo)電薄膜方塊電阻多探針測(cè)量方法及測(cè)量頭，在傳統(tǒng)四探針?lè)ㄖ幸氲谖鍌€(gè)測(cè)量點(diǎn)，通過(guò)加入新的測(cè)量參數(shù)來(lái)得到更多的物理信息，使得邊緣可測(cè)區(qū)域得到拓展，具有邊緣測(cè)量能力好的特點(diǎn)。附圖說(shuō)明圖1是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例的導(dǎo)電薄膜方塊電阻多探針測(cè)量方法的原理圖；圖2是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例的導(dǎo)電薄膜方塊電阻多探針測(cè)量方法的r-Cf函數(shù)曲線的曲線圖；圖3是傳統(tǒng)四探針測(cè)量法的原理圖；圖4是傳統(tǒng)雙測(cè)試法的r-Cf函數(shù)曲線圖的曲線圖；圖5是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例的導(dǎo)電薄膜方塊電阻多探針測(cè)量方法在直線段P14與樣品邊緣之間的夾角θ分別為9.5度、10度、10.5度時(shí)所得出的r-Cf函數(shù)曲線的曲線圖；圖6是傳統(tǒng)雙測(cè)試法在直線段P14與樣品邊緣之間的夾角θ分別為9.5度、10度、10.5度時(shí)所得出的r-Cf函數(shù)曲線的曲線圖；圖7是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例的用于實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電薄膜方塊電阻多探針測(cè)量方法的測(cè)量頭的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖說(shuō)明對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實(shí)施例并不用于限制本專(zhuān)利技術(shù)，凡是采用本專(zhuān)利技術(shù)的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本專(zhuān)利技術(shù)的保護(hù)范圍，本專(zhuān)利技術(shù)中的頓號(hào)均表示和的關(guān)系，本專(zhuān)利技術(shù)中的英文字母區(qū)分大小寫(xiě)。如圖1所示，本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例所提供的一種導(dǎo)電薄膜方塊電阻多探針測(cè)量方法，其特征在于，具體步驟如下：1)在目標(biāo)樣品S1上設(shè)定5個(gè)測(cè)量點(diǎn)，并將該5個(gè)測(cè)量點(diǎn)分別定義為P1、P2、P3、P4、P5；其中的P1、P2、P3、P4從左至右等間距排列，并且該4個(gè)測(cè)量點(diǎn)連成一個(gè)直線段P14，并且直線段P14的兩端端點(diǎn)分別為P1、P4，直線段P14的中點(diǎn)與目標(biāo)樣品S1的邊緣之間的間距為D；其中的P5位于直線段P14的中垂線上，并且P5位于直線段P14的內(nèi)側(cè)(朝向目標(biāo)樣品中心的一側(cè)為內(nèi)側(cè)，朝向目標(biāo)樣品邊緣的一側(cè)為外側(cè))；2)設(shè)定測(cè)量電流I的值，并采用2種測(cè)量方式實(shí)施測(cè)量；測(cè)量方式1：在P1、P4處導(dǎo)入測(cè)量電流I，并測(cè)量P2、P5之間的電勢(shì)差U25A，及P2、P3之間的電勢(shì)差U23；測(cè)量方式2：在P1、P3處導(dǎo)入測(cè)量電流I，并測(cè)量P2、P5之間的電勢(shì)差U25B；3)令r＝U25A/U25B，并推導(dǎo)出r-Cf函數(shù)曲線,推導(dǎo)出的r-Cf函數(shù)曲線如圖2所示；推導(dǎo)r-Cf函數(shù)曲線的方法為現(xiàn)有技術(shù)，該推導(dǎo)方法在1954年出版的期刊ProceedingsoftheIRE的第42期的420頁(yè)發(fā)表的文章ResistivityMeasurementsonGermaniumforTransistors中已有記載，本例不再贅述；4)通過(guò)r-Cf函數(shù)曲線求得校正因子Cf的值，并根據(jù)校正因子Cf的值計(jì)算目標(biāo)樣品的方塊電阻Rs，計(jì)算公式為：在P1、P2、P3、P4這四個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)間距為1毫米，直線段P14與樣品邊緣之間的夾角θ為10度的測(cè)試條件下，本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例的方法及傳統(tǒng)雙測(cè)試法所推導(dǎo)出的r-Cf函數(shù)曲線的曲線圖如圖2、圖4所示；其中，圖2是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例的方法所推導(dǎo)出的r-Cf函數(shù)曲線的曲線圖，該圖中的r＝U25A/U25B；圖4是傳統(tǒng)雙測(cè)試法所推導(dǎo)出的r-Cf函數(shù)曲線本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種導(dǎo)電薄膜方塊電阻多探針測(cè)量方法，其特征在于，具體步驟如下：1)在目標(biāo)樣品上設(shè)定5個(gè)測(cè)量點(diǎn)，并將該5個(gè)測(cè)量點(diǎn)分別定義為P1、P2、P3、P4、P5；其中的P1、P2、P3、P4從左至右等間距排列，并且該4個(gè)測(cè)量點(diǎn)連成一個(gè)直線段P14，并且直線段P14的兩端端點(diǎn)分別為P1、P4；其中的P5位于直線段P14的中垂線上，并且P5位于直線段P14的內(nèi)側(cè)；2)設(shè)定測(cè)量電流I的值，并采用2種測(cè)量方式實(shí)施測(cè)量；測(cè)量方式1：在P1、P4處導(dǎo)入測(cè)量電流I，并測(cè)量P2、P5之間的電勢(shì)差U25A，及P2、P3之間的電勢(shì)差U23；測(cè)量方式2：在P1、P3處導(dǎo)入測(cè)量電流I，并測(cè)量P2、P5之間的電勢(shì)差U25B；3)令r＝U25A/U25B，并推導(dǎo)出r?Cf函數(shù)曲線；4)通過(guò)r?Cf函數(shù)曲線求得校正因子Cf的值，并根據(jù)校正因子Cf的值計(jì)算目標(biāo)樣品的方塊電阻Rs，計(jì)算公式為：

【技術(shù)特征摘要】
1.一種導(dǎo)電薄膜方塊電阻多探針測(cè)量方法，其特征在于，具體步驟如下：1)在目標(biāo)樣品上設(shè)定5個(gè)測(cè)量點(diǎn)，并將該5個(gè)測(cè)量點(diǎn)分別定義為P1、P2、P3、P4、P5；其中的P1、P2、P3、P4從左至右等間距排列，并且該4個(gè)測(cè)量點(diǎn)連成一個(gè)直線段P14，并且直線段P14的兩端端點(diǎn)分別為P1、P4；其中的P5位于直線段P14的中垂線上，并且P5位于直線段P14的內(nèi)側(cè)；2)設(shè)定測(cè)量電流I的值，并采用2種測(cè)量方式實(shí)施測(cè)量；測(cè)量方式1：在P1、P4處導(dǎo)入測(cè)量電流I，并測(cè)量P2、P5之間的電勢(shì)差U25A，及P2、P3之間的電勢(shì)差U23；測(cè)量方式2：在P1、P3處導(dǎo)入測(cè)量電流I，并測(cè)量P2、P5之間...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉相華，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：麥嶠里上海半導(dǎo)體科技有限責(zé)任公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海,31