最後更新:2026年10月8日基礎概念檢測・量測中國大陸:电阻率

電阻率(比電阻)是什麼

Resistivity

電阻率(比電阻)是與形狀無關、表示材料導電難易程度的物性值(Ω·cm),電阻可寫成 R = ρL/A。在半導體中 ρ = 1/{q(nμ_n + pμ_p)},重點在於它只由載子濃度與遷移率的乘積決定。矽的本質電阻率約為3×10⁵Ω·cm,元件用晶圓則為0.001~100Ω·cm,會隨摻雜相差好幾個數量級。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

電阻率(比電阻)是與形狀無關、表示材料導電難易程度的物性值,單位為 Ω·cm。截面積 A、長度 L 的均勻試片,其電阻 R 可寫成 R = ρL/A,只要知道電阻率 ρ,就能計算任意形狀的電阻。

半導體的電阻率表示為 ρ = 1/{q(nμ_n + pμ_p)}。這裡的重點在於,電阻率只由載子濃度與遷移率的乘積決定。即使是電阻率相同的2片晶圓,載子濃度與遷移率的組合也可能完全不同。要分別得知兩者,就需要霍爾效應量測。

矽的電阻率會隨摻雜相差好幾個數量級。不含雜質的本質矽在室溫下約為3×10⁵Ω·cm,接近絕緣體;元件用晶圓則依用途調整在0.001~100Ω·cm 左右。功率元件的耐壓層使用高電阻率(低摻雜)的層,需要低電阻的基板或接觸區域則使用低電阻率(高摻雜)的層。電阻率與摻雜濃度的換算,廣泛使用以實測為基礎的 Irvin 曲線。

處理薄層時,一般使用片電阻(ρ/t,單位 Ω/sq)取代電阻率。這是因為即使不另行量測膜厚,也能比較面方向的導電性,適合用於擴散層、佈植層、金屬薄膜的評估。

量測手法依目的選擇。要看晶圓的面內分布用四點探針法,要兼顧切下試片的絕對值評估與霍爾量測用范德堡法,不想損傷產品晶圓時則使用渦電流式等非接觸法。

電阻率(比電阻)的常見問題

電阻率與片電阻要如何區分使用?
有厚度的塊材使用電阻率(Ω·cm),薄層使用片電阻(Ω/sq,即 ρ 除以膜厚的值)。這是因為薄膜很難另行量測膜厚,而片電阻即使不知道膜厚,也能比較面方向的導電性。
電阻率相同,材料的性質就相同嗎?
不相同。半導體的電阻率只由載子濃度與遷移率的乘積決定,因此即使電阻率相同,也可能有「載子多但不易移動」與「載子少但容易移動」的材料。要分別得知兩者,就需要霍爾效應量測。
可以從電阻率得知摻雜濃度嗎?
使用換算表即可概算。以實測為基礎的 Irvin 曲線被廣泛使用,可由電阻率與導電型讀出摻雜濃度。但這是以完全游離與單一摻雜物為前提的換算,對於存在補償效應的試片,會與實際值有出入。

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