[发明专利]导电薄膜方块电阻多探针测量方法及测量头

说明书

一种导电薄膜方块电阻多探针测量方法及测量头，涉及薄膜检测技术领域，所解决的是提升边缘测量能力的技术问题。该方法在目标样品上设定5个测量点，其中的4个点按传统四探针法排列成一个直线段P₁₄，P5设置在直线段P₁₄的中垂线上，并位于直线段P₁₄的内侧；然后在P1、P4处导入测量电流I的情况下，测量P2、P5之间的电势差U_25A及P2、P3之间的电势差U₂₃；在P1、P3处导入测量电流的情况下，测量P2、P5之间的电势差U_25B；再将U|_25A/U|_25B作为r的值推导出r‑Cf函数曲线；再根据r‑Cf函数曲线求得校正因子Cf的值，并根据校正因子Cf的值计算目标样品的方块电阻。本发明提供的方法及测量头，用于导电薄膜的测量。

技术领域

本发明涉及薄膜检测技术，特别是涉及一种导电薄膜方块电阻多探针测量方法及测量头的技术。

背景技术

四探针测量方法被广泛应用于各个领域中方块电阻Rs的测量，尤其是在半导体集成电路芯片生产制造中，四探针测量是各类导电薄膜相关制备工艺检测的必备手段。

如图3所示，四探针测量方法的原理是：在样品S2的表面设定从左至右等间距直线排列的4个探针的测量点，将该4个测量点分别定义为P1、P2、P3、P4，利用2根探针在P1、P4处导入测量电流I时，就会在样品表面形成特定的电势分布，此时再用另2根探针测量P2、P3之间的电势差U₂₃，理论上当探针远离样品边缘并导电特性均匀的时候，探针测得的电势差仅仅与样品的导电特性(方块电阻)、测量点位置有关，当四根探针的测量点共线、等间距且远离样品边缘时，可以从理论上推导出一个方块电阻Rs的简单计算公式：

由于实际使用中，4个探针的测量点无法做到理想等距分布，因此运用上式计算时就会产生偏差，为了避免这一偏差，出现了一种双测试法对测量点位置加以修正，该方法的过程是：先用上述方法得到P2、P3之间的电势差U₂₃，之后再将同样的测量电流I导入P1、P3，并测量P2、P4之间的电势差U₂₄，将U₂₃/U₂₄的值定义为r，最后可以通过公式：计算出方块电阻Rs的值，其中的校正因子Cf是比值r的函数，r-Cf函数曲线的公式可通过理论推导得到，该方法推导出的r-Cf函数曲线如图4所示。

双测试法虽然克服了计算偏差的问题，但是由于一些理论上的限制，其测量区域无法向样品边缘做进一步拓展，其原因如下：

设4个探针的测量点落在直线段P₁₄上，并且直线段P₁₄的两端端点为P1、P4，直线段P₁₄的中点与样品S2边缘的距离为D；

当D值大于某个临界值的时候(针间距为1毫米的情况下，这个临界值约为1.1毫米)，校正因子Cf是比值r的单调增函数，当D等于该临界值时，r-Cf函数曲线会出现拐点，当D小于该临界值时，校正因子Cf变成比值r的单调减函数。

这样，就使得测得的r值有两个对应的Cf值，当D值在临界值附近时，就无法确定D值是大于临界值，还是小于临界值，从而无法确定哪个Cf值与D值是相对应的，因此只能在可测区域内(即：D值明显大于临界值的区域)进行。

除此之外，直线段P₁₄与样品边缘之间的夹角θ的变化会导致r-Cf函数曲线的拐点区域发生移动，而该夹角θ很难精确的测定，该夹角θ带来的测量误差会进一步放大边缘效应对可测区域的限制。

综上所述，由于四探针测量方法存在着一些理论上的局限，阻碍了其边缘测量能力的进一步提升。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种边缘测量能力好的导电薄膜方块电阻多探针测量方法及测量头。