1.概述
RTS-9型双电测四探针测试仪测量原理通过采用四探针双位组合测量技术，将范德堡测量方法推广应用到直线四探针上。利用电流探针和电压探针的组合变换，进行两次电测量，其最后计算结果能自动消除由样品几何尺寸、边界效应以及探针不等距和机械游移等因素所引起的，对测量结果的不利影响。因而在测试过程中，在满足基本条件下可以不考虑探针间距、样品尺寸及探针在样品表面上的位置等因素。这种动态地对以上不利因素的自动修正，显著降低了其对测试结果的影响，从而提高了测量结果的准确度。其优点是目前广泛使用的常规四探针测量方法根本办不到的。
使用本仪器时，由于不需要人为进行几何边界条件和探针间距的修正，因而对各种形状的簿膜材料及片状材料有广泛的适用性。
??? 仪器适用于测量片状半导体材料电阻率以及硅扩散层、离子注入层、异型外延层等半导体器件和液晶玻璃镀膜层、电热膜„„等导电膜的方块电阻(或称簿层电阻和面电阻)。 仪器由四探针测试仪主机、探针测试台、四探针探头、计算机等部分组成，通过RTS-9双电测四探针软件测试系统对四探针测试仪主机发出控制指令来获得用户需要的测量数据，主机在接收到指令后按照测量程序进行测量(如四探针头探头电流探针和电压探针的组合变换测量、电流量程切换、采集测量数据回主机等），并把采集到的数据反馈回计算机中加以运算、分析，然后把测试数据以表格，图形直观地记录、显示出来。用户可对采集到的数据在电脑中保存或者打印以备日后参考和查看，还可以把采集到的数据输出到Excel中，让用户对数据进行各种数据分析。 2.技术指标 ?
?????? 测量范围
电阻率：10-4－105 Ω.cm； ? 方块电阻：10-3－106 Ω/□； ??? 电导率：10-5－104 Ω.cm； 适合样品厚度：≤ 4.00 mm；
可测晶片直径：140mmX150mm（配S-2A型测试台）； ??????????????? 200mmX200mm（配S-2B型测试台）； 400mmX500mm（配S-2C型测试台）； ? ?????? 恒流源
电流量程分为 1μA、10μA、100μA、1mA、10mA、100mA 六档，各档电流连续可调； ?
?????? 数字电压表
量程及表示形式：000.00－199.99 mV； ??? 分辨力：10μV；
输入阻抗：＞1000 MΩ；?? 精度：±0.1%；
显示：四位半红色发光管数字显示；极性、超量程自动显示； ?
?????? 四探针探头基本指标 间距：1±0.01mm；
针间绝缘电阻: ≥1000 MΩ； 机械游移率: ≤0.3％；
探针：碳化钨或高速钢材质，探针直径Ф0.5mm； 探针压力：5-16 牛顿(总力)； ?
?????? 四探针探头应用参数
见探头附带的合格证，合格证含三参数项：
C：探针系数； F：探针间距修正因子； S：探针平均间距； ? ?
?????? 模拟电阻测量相对误差（按 JJG508-87 进行）
0.01Ω、0.1Ω、1Ω、10Ω、100Ω、1000Ω、10000Ω≤0.3％±１字； ?
?????? 整机测量最大相对误差
（用硅标样片:0.01-180Ω.cm 测试）≤±4； ?
?????? 整机测量标准不确定度 ≤4； ?
?????? 外型尺寸（大约）
电气主机：460mm×320mm×100mm；
S-2A型测试台：190mm×140mm×260mm； S-2B型测试台：300mm×210mm×400mm； S-2C型测试台：500mm×400mm×350mm； ?
?????? 仪器重量（大约） 电气主机：3.5kg； S-2A型测试台：2kg； S-2B型测试台：2.5kg； S-2C型测试台：4kg；； ?
?????? 标准使用环境 温度:：23±2℃； 相对湿度：≤65％； 无高频干扰； 无强光直射； ? ?
3.测量原理 ?
双电测组合四探针法采用了以下二种组合的测量模式（见图1）。 ? 图1 ?
将直线四探针垂直压在被测样品表面上分别进行I14V23和I13V24组合测量，测量过程如下： 1.?????? 进行I14V23组合测量：
??电流Ｉ从１针→４针，从２、３针测得电压V23+；
? 电流换向，Ｉ从４针→１针，从２、３针测得电压V23-； ? 计算正反向测量平均值：V23＝(V23+ ＋V23- )／2； 2.?????? 进行I13V24组合测量：
? 电流Ｉ从１针→３针，从２、４针测得电压 V24+；
? 电流换向，Ｉ从３针→１针，从２、４针测得电压 V24-； ? 计算正反向测量平均值：V24＝(V24+ ＋V24- )／2； 3.?????? 计算（V23／V24）值；
（以上V23、V24均以 mV 为单位）； ?
4.?????? 按以下两公式计算几何修正因子Ｋ： 若 1.18＜（V23 ／V24）≤1.38 时；
K＝－14.696＋25.173(V23／V24)－7.872(V23／V24)2 ?；? ????????? „(1) ????? 若 1.10≤（V23／V24）≤1.18 时；
K＝－15.85＋26.15(V23／V24)－7.872(V23／V24)2 ；???????????????? „(2) ?
5.?????? 计算方块电阻 R□ ： Ｒ□ ＝Ｋ·(V23／Ｉ)? (单位：Ω／□) ；??????????????????????????????? „(3) 其中：Ｉ为测试电流，单位：mA；
??? V23为从２、３针测得电压V23+和V23-的平均值，单位：mV； ?
6.?????? 若已知样品厚度W，可按下式计算样品体电阻率ρ：
ρ＝R□·W·F(W/S)／10? (单位：Ω.cm)；??????????? ???????? „(4) 其中：Ｒ□为方块电阻值，单位：Ω／□； ?????? ??W为样片厚度，单位：mm（W ≤4mm）； S为探针平均间距，单位：mm； F(W/S) 为厚度修正系数； ?
7.?????? 计算百分变化率（以测试样品电阻率ρ为例）： ?? ρM －ρm
最大百分变化（％）＝─────×100％?????????? ???????????? „(5) ρm ?
? │ρa －ρc │
平均百分变化（％）＝─────────×100％??????? ?????? „(6) ????????????????????????????? ρc
? ２（ρM －ρm ）
? 径向不均匀度Ｅ（％）＝──────────×100％??? ???????? „(7) ?? ?????????????????????? ? ρM ＋ρm
?? 以上式中：ρM 、ρm 分别为测量的电阻率最大值与最小值，单位：Ω.cm； ?????? ????ρc 为第1、2 点（即圆片中心测量点）测量平均值，单位：Ω.cm； ???? ????ρa 为除第1、2 点外其余各点的测量平均值，单位：Ω.cm；
?
? ??（若测量样品的方块电阻值,则将(5)、(6)、(7)式中的ρM 、ρm 、ρa 、ρc 分别改成ＲM 、Ｒm 、Ｒa 、和Ｒc 。其公式意义与ρM 、ρm 、ρa 、ρc 相似）。 ?
5.1 仪器联接和主机启动
按仪器后面板说明把“探头与主机的连接电缆”将安装于测试台上的四探针探头与主机连接好，用“并行通讯电缆”分别连接主机前面板右下角的并行通讯接口和计算机的并行通讯接口，主机接上电源线，开启后面板的主机电源开关，此时“R□ ”和“I”指示灯亮。测试仪的主机预热约10分钟后进行测试。 5.2 ?RTS-9双电测四探针软件测试系统
RTS-9型双电测四探针测试仪要对样品进行测试，主要是对RTS-9双电测四探针软件测试系统进行操作，用户必须熟悉对此软件测试系统的操作和使用。
RTS-9型双电测四探针软件测试系统是一个运行在计算机上拥有友好测试界面的用户程序，程序操作直观易用。测试程序在计算机与RTS-9型双电测四探针测试仪连接的状态下，通过计算机的并口实现通讯。通过对RTS-9型双电测四探针软件测试系统操作获得样品的测量结果。
测试程序控制双电测四探针测试仪进行测量并采集测试数据，把采集到的数据在计算机中加以分析，然后把测试数据以表格，图形直观地记录、显示出来。用户可对采集到的数据在计算机中保存或者打印以备日后参考和查看，还可以把采集到的数据输出到Excel中，让用户对数据进行各种数据分析。 5.2.1? 功能特点
????????? 可以选择进行手动测量或者是自动测量； ????????? 对可疑测量点的数据进行重测；
????????? 详细记录被测试材料各种参数，结合测试数据进行数据统计分析； ????????? 以直方图形式统计分析数据； ????????? 打开、保存、打印测试数据；
????????? 把测试数据导出到Excel中进行更详细的数据统计分析； 5.2.2? 系统要求
请确定你的电脑是IBM PC兼容型并具备以下最低的系统要求： ????????? Intel兼容586DX-500MHz处理器或者更高； ????????? 一个IEEE-1284标准并行通讯端口； ????????? 显示卡分辨率支持1024*768模式； 5.2.6? 软件使用 ?
双电测四探针软件测试系统具有友好的用户界面，软件所有使用功能都位于主程序窗口右端【操作栏】的12个按钮上，如右图2所示。用户只需按下按钮就可以实现相关的功能。 ?
【操作栏】共有12个类别：【测量】、【重测】、【低阻扩展】、【自动测量】、【采样时间设置】、【新建测试】、【打开】、【存档】、【输出Excel文件】、【打印】、【帮助】、【关于】。软件的使用也是围绕这些按钮功能来实现的。以下将对每一操作按钮的使用进行说明。 ?
在进行【测量】、【重测】、【低阻扩展】、【自动测量】时一定要与RTS-9型双电测四探针测试仪连机才能使用， ?
【打开】、【存档】、【输出Excel文件】、【打印】的操作在连机或者是脱机状态下都能使用。 ?
1.【测量】
??? 【测量】功能和【自动测量】功能是四探针软件测试系统最主要的功能，通过【测量】和【自动测量】采集RTS-9型双电测四探针测试仪上被测试材料的测试数据，然后将测试数据在【统计测试数据】窗口显示和记录下来，并统计分析测试数据。【测量】功能相当于手动测量，要求用户自行确定适合测试材料的量程和电流后，再按下此按钮进行测量。【自动测量】功能会自动比较各电流量程，然后确定最适合测试材料的量程，取得测试数据。 ?
在进行测量前请确认RTS-9型四探针测试仪已经正确连接到计算机的并口，并且四探针测试仪的电源已经打开。否则在按下【测量】、【自动测量】、【重测】按钮后将会弹出如下图3提示窗口。 ? ?
????????????????????????? ?? ?? 图2?? 操作栏? ?
