จะวัดความต้านทานของแผ่นฟิล์มบางได้อย่างไร?

ฟิล์มบางที่ใช้ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ล้วนมีความต้านทาน และความต้านทานของฟิล์มมีผลกระทบโดยตรงต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ โดยปกติแล้วเราจะไม่วัดความต้านทานสัมบูรณ์ของฟิล์ม แต่ใช้ความต้านทานแบบแผ่นเพื่อระบุลักษณะเฉพาะ

ความต้านทานของแผ่นและความต้านทานต่อปริมาตรคืออะไร?

ความต้านทานต่อปริมาตรหรือที่เรียกว่าความต้านทานต่อปริมาตรเป็นคุณสมบัติโดยธรรมชาติของวัสดุที่กำหนดลักษณะเฉพาะของวัสดุที่ขัดขวางการไหลของกระแสไฟฟ้า สัญลักษณ์ที่ใช้กันทั่วไป ρ แสดงถึง หน่วยคือ Ω

ความต้านทานของแผ่น หรือที่รู้จักในชื่อ ความต้านทานของแผ่น มีชื่อภาษาอังกฤษว่า ความต้านทานของแผ่น ซึ่งหมายถึงค่าความต้านทานของฟิล์มต่อหน่วยพื้นที่ สัญลักษณ์ที่ใช้กันทั่วไป Rs หรือ ρs ในการแสดง มีหน่วยเป็น Ω/sq หรือ Ω/□

ความสัมพันธ์ระหว่างทั้งสองคือ: ความต้านทานของแผ่น = ความต้านทานปริมาตร/ความหนาของฟิล์ม นั่นคือ Rs = ρ/t

ทำไมต้องวัดความต้านทานของแผ่น?

การวัดความต้านทานสัมบูรณ์ของฟิล์มต้องอาศัยความรู้ที่แม่นยำเกี่ยวกับขนาดทางเรขาคณิตของฟิล์ม (ความยาว ความกว้าง ความหนา) ซึ่งมีตัวแปรมากมายและซับซ้อนมากสำหรับฟิล์มที่บางมากหรือมีรูปร่างผิดปกติ ความต้านทานของแผ่นจะสัมพันธ์กับความหนาของฟิล์มเท่านั้น และสามารถทดสอบได้อย่างรวดเร็วและโดยตรงโดยไม่ต้องคำนวณขนาดที่ซับซ้อน

ฟิล์มใดบ้างที่ต้องวัดความต้านทานของแผ่น?

โดยทั่วไป จำเป็นต้องวัดฟิล์มนำไฟฟ้าและฟิล์มเซมิคอนดักเตอร์เพื่อความต้านทานกำลังสอง ในขณะที่ไม่จำเป็นต้องวัดฟิล์มฉนวน
ในการเติมเซมิคอนดักเตอร์ จะมีการวัดความต้านทานของแผ่นซิลิกอนด้วย

จะวัดความต้านทานกำลังสองได้อย่างไร?

โดยทั่วไปจะใช้วิธีสี่โพรบในอุตสาหกรรม วิธีแบบสี่โพรบสามารถวัดความต้านทานกำลังสองได้ตั้งแต่ 1E-3 ถึง 1E+9Ω/sq. วิธีการแบบสี่โพรบสามารถหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดในการวัดได้เนื่องจากความต้านทานการสัมผัสระหว่างโพรบกับตัวอย่าง

วิธีการวัด:
1) วางโพรบสี่ตัวที่จัดเรียงเป็นเส้นตรงบนพื้นผิวของตัวอย่าง
2) จ่ายกระแสคงที่ระหว่างโพรบด้านนอกสองตัว
3) กำหนดความต้านทานโดยการวัดความต่างศักย์ระหว่างโพรบภายในทั้งสอง

RS : ความต้านทานของแผ่น
ΔV: การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าที่วัดระหว่างโพรบภายใน
I : กระแสไฟฟ้าที่ใช้ระหว่างโพรบด้านนอก