最後更新:2026年10月8日檢測・量測離子佈植・熱處理中國大陸:方块电阻(四探针测量)

片電阻(四點探針量測)是什麼

Sheet Resistance

片電阻是不以膜厚正規化來表示薄導電層電阻的量(Ω/sq),等於電阻率除以膜厚,對正方形而言與大小無關、為定值。由於摻雜物的活化率與擴散結果會彙整成1個數值,因此以四點探針法量測,作為離子佈植與熱處理的監控指標。產品晶圓則使用不會留下量測痕跡的光學式量測。

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

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。

片電阻(四點探針量測)的常見問題

片電阻的單位Ω/sq是什麼意思?
它是電阻率除以膜厚的值,表示只要是正方形區域,無論邊長多少都是相同電阻值的性質。整體電阻取決於排列了幾個正方形,因此在評估薄膜時,不把膜厚分開、以這種形式處理較為方便。
為什麼以片電阻管理離子佈植?
因為打入的摻雜物中有幾成被活化、退火使其擴散了多少,都會彙整在這1個數值上呈現。它是能一併監控難以個別量測之活化率與擴散量的實用指標。
四點探針法為什麼要用4根探針?
以外側2根通入電流、內側2根量測電壓,就能將探針與試片間的接觸電阻排除在量測之外。只用2根的話,接觸電阻會疊加上去而得不到正確值。由於會留下量測痕跡,產品晶圓使用非接觸式的光學式量測。

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