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方块电阻

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方块电阻又称薄层电阻,其定义为正方形的半导体薄层,在电流方向所呈现的电阻,单位为欧姆每方。简单来说,方块电阻(Sheet Resistance)就是指导电材料单位厚度单位面积上的电阻值。简称方阻,理想情况下它等于该材料的电阻率除以厚度。

方块电阻概述

  • 假设电流流经一个二维方块,定义等长宽的一个横面微元,电流流经方向上的偏压与电流大小(载流子N和所带电荷大小Q的函数)比值就是方块电阻,方块电阻对厚度积分可以得到电阻率,方块电阻只与材质有关。广义上将其抽象为一个静电场的半球,对电场半径求得微元电阻的大小也叫方块电阻。

方块电阻特征

  • 方块电阻有一个特性,即任意大小的正方形边到边的电阻都是一样的,不管边长是1m还是0.1m,它们的方阻都是一样,这样方阻仅与导电膜的厚度和电阻率有关。方块电阻计算公式:R=ρL/S ,ρ为物质的电阻率,单位为欧姆米(Ω. m),L为长度,单位为米(m),S为截面积,单位为平方米(m2),长宽相等时,R=ρ/h ,h为薄膜厚度。材料的方阻越大,器件的本征电阻越大,从而损耗越大。

    用于离子注入或导电薄膜的工艺监控,主要关心方块电阻绝对值与均匀性,离子注入方块电阻反映剂量,导电薄膜方块电阻反映厚度,方块电阻是电路设计人员和工艺操作人员的一个接口。电路设计人员可以根据工艺库把实际的电阻值转换成方块电阻,而工艺操作人员可以根据方块电阻确定实际的电阻值。对于薄膜:厚度越大,电阻越小.厚度越小,电阻越大。

方块电阻测试方法

  • 1、探头法原理图

    下图是电流平行经过ITO 膜层的情形,其中:d 为膜厚,I 为电流,L1 为在电流方向的膜层长度,L2 为在垂直于电流方上的膜层长度。

    当电流流过如图所示的方形导电膜层时,该层的电阻为

    式中,ρ 为导电膜的电阻率,对于给定的膜层,ρ 和d 可以看成是定值。L1=L2时,即为正方形的膜层,其电阻值均为定值ρ/d。这就是方块电阻的定义,即

    式中,R的单位为:欧姆/□(Ω/□) ;ρ 的单位为欧姆(Ω);d 的单位为米(m)。由此可以看出方块电阻的特点:对于给定膜层,其阻值丌随所采用正方形的大小变化,仅不薄膜材料的厚度有关。

    2、影响探头法测试方阻精度的因素:

    (1) 要求探头边缘到材料边缘的距离大大于间距,一般要求10倍以上。

    (2) 要求探针头之间的距离相等,否则就要产生等比例测试误差。

    (3) 理论上讲探针头与导电薄膜接触的点越小越好。但实际应用时,因针状电极容易破坏被测试的导电薄膜材料,所以一般采用圆形探针头。

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