方块电阻及其测量方法

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01、什么是方块电阻

方块电阻（Sheet Resistance），也称为方阻，是指一个正方形薄膜导电材料边到边之间的电阻。方块电阻是衡量薄膜状导电材料（如蒸发铝膜、导电漆膜、印制电路板铜箔膜等）厚度的一个参数。方块电阻的特性是，无论正方形的边长如何，其边到边的电阻值都是相同的，这使得方块电阻仅与导电膜的厚度和电阻率有关。

方块电阻的计算公式通常表示为 \( R = \rho \frac{L}{S} \)，其中 \( \rho \) 是物质的电阻率，单位为欧姆·米（Ω·m），\( L \) 是长度，单位为米（m），\( S \) 是截面积，单位为平方米（m²）。当长宽相等时，公式简化为 \( R = \frac{\rho}{h} \)，其中 \( h \) 为薄膜厚度。

在实际测量中，由于方块电阻通常很小，使用万用表直接测量可能会因接触电阻和万用表本身性能等因素导致读数不稳定。因此，对于低电阻值的测量，通常需要使用专门的低电阻测试仪器，如毫欧计或微欧仪等。

方块电阻是半导体行业中设计集成电路和薄膜器件时的一个重要参数，它影响着器件的本征电阻和损耗。在工艺监控中，离子注入的方块电阻可以反映剂量，导电薄膜的方块电阻可以反映厚度。

半导体制造中的薄膜都具有电阻,薄膜电阻对器件的性能有着直接的影响。我们通常不去测量薄膜的绝对电阻，而是用方块电阻来表征。

在硅基外延生产过程中，通常也会测试方块电阻。

02、什么是方块电阻与体电阻率？

体电阻率，也称为体积电阻率，是一个材料固有的性质，表征了该材料对电流流动的阻碍程度。常用符号ρ 表示，单位为Ω/M。在初中物理中已接触过。

方块电阻，又名方阻，英文名称sheet resistance，指的是单位面积的薄膜的电阻值。常用符号Rs 或ρs来表示，单位为Ω/sq或Ω/□

二者的关系是：方阻=体电阻率/薄膜厚度 ，即Rs =ρ/t

03、为什么要测方块电阻？

测量薄膜的绝对电阻需要精确知道薄膜的几何尺寸（长度、宽度、厚度），变量很多，对于非常薄或不规则形状的薄膜，十分复杂。而方阻仅与薄膜的厚度有关，可以快速地被直接测试出来，无需复杂的尺寸计算。

哪些薄膜需要测方块电阻？

一般导电薄膜，半导体薄膜需要测方阻，而绝缘薄膜则不需要测。

在半导体掺杂中，也会测硅的方阻。

                            KLA方阻测量仪

04、测量方块电阻的方法？

测量方块电阻（方阻）通常采用以下几种方法：

业内一般采用四探针法。四探针法可测量方阻电阻范围从1E-3到1E+9Ω/sq之间的方阻。四探针法可以避免由于探头和样品之间的接触电阻而产生的测量误差。

测量方法：

1) 将四个线性排列的探头设置在试样表面。

2) 在两个外探针之间施加恒定电流。

3) 通过测量两个内部探针之间的电位差来确定电阻

R S : 方块电阻

ΔV：内部探针之间测得的电压变化

I : 外探针之间施加的电流

05、测量出的方阻数据用途

测量出的方阻数据有以下用途：

通过上述方法测量方阻，并利用所得数据，可以对材料的电学性能进行准确评估，对于材料科学、电子工程和半导体工业等领域具有重要意义。