片電阻是以「不以膜厚正規化」的形式表示薄導電層電阻的量,單位為Ω/sq(歐姆每平方)。它等於電阻率ρ除以膜厚t的值(ρ/t),具有只要是正方形區域,無論大小都是相同值的性質。擴散層、佈植層、金屬薄膜、矽化物等電流沿面方向流動的層,都以它作為評估指標。
片電阻在半導體製造中之所以重要,是因為它是同時反映離子佈植與退火結果的指標。打入的摻雜物中有幾成在電性上被活化、退火使其擴散了多少,這些都難以個別量測,卻會彙整成片電阻這1個量呈現出來。因此作為佈植與熱處理製程的監控,每批投入控片(monitor wafer)進行量測,是固定的運作方式。
量測以四點探針法(4-point probe)為標準。從等間隔排列的4根探針中外側2根通入電流,以內側2根量測電壓,就能得到排除探針與試片間接觸電阻的真實電阻。將所得值乘上由試片形狀決定的修正係數(無限大薄膜約為4.53),即可求得片電阻。由於要下針,會留下量測痕跡,無法用於產品晶圓是其缺點。
因此產品晶圓會使用非接觸式手法。代表性的是利用光吸收產生的熱波、或載子激發造成的反射率變化之光學式量測設備(Therma-Wave類型),可在不損傷晶圓的情況下,以分布圖取得佈植損傷量或劑量的相對變化。劑量的面內均勻性,日常就是以這類分布圖管理。
在導線製程中也會使用片電阻。它作為銅導線、阻障金屬、矽化物的膜厚與品質指標進行量測,並與設計端的電阻值估算相互比對。它是與膜厚量測、CD量測並列的前段製程基本電性監控手法。