四點探針法與霍爾效應量測的差異:可得知的量、試片準備、是否破壞、用途比較
兩者都是量測半導體層電性的方法,但能得知的內容不同。四點探針法將排成一直線的4根探針接觸晶圓,在外側2根通電流、以內側2根量測電壓,求出片電阻。霍爾效應量測則在切下的小試片上製作電極,除了電阻之外,也量測施加磁場時產生的霍爾電壓。由此可分別得知載子是電子還是電洞,以及其濃度與遷移率。四點探針法用於快速簡便的製程監控,霍爾效應量測則用於材料本身的評估。
| 項目 | 四點探針法 | 霍爾效應量測(范德堡法) |
|---|---|---|
| 可得知的量 | 片電阻(Ω/□)。若已知膜厚則可得電阻率 | 片電阻(電阻率)之外,還有載子類型、濃度與遷移率 |
| 原理 | 在外側2根探針通電流,以內側2根量測電壓。足夠寬的薄層中Rs≈4.53×V/I | 以試片周圍的4個電極量測電阻,再施加垂直於試片的磁場,量測勞侖茲力產生的霍爾電壓 |
| 載子類型(n型或p型) | 無法得知 | 可由霍爾電壓的正負得知 |
| 試片準備 | 幾乎不需要。只要將探針接觸晶圓 | 切成小片,並在周圍製作歐姆接觸的電極 |
| 磁場 | 不需要 | 需要 |
| 是否破壞 | 只留下探針痕跡,可直接量測整片晶圓。多半使用監控晶圓而非產品 | 需要切割與製作電極,屬破壞性 |
| 速度與分布量測 | 快。量測晶圓全面多點分布很常見 | 一次一個試片,耗時較長。也能改變溫度量測 |
| 主要用途 | 離子佈植、退火、擴散層、金屬膜的製程監控 | 磊晶層、化合物半導體、新材料的評估,以及載子濃度與遷移率的評估 |
數值為具代表性的大致參考值,會因世代或產品而異。