什么是四探针测试法？

​​​在科技日新月异的今天，半导体的应用已经无处不在，从我们手中的智能手机，到复杂的卫星通信系统，它们的核心都是半导体材料。为了确保这些设备的性能和可靠性，我们需要对半导体材料的电性能进行精确的测量。四探针测试法就是一种广泛用于测量半导体材料电阻率的重要方法。​

四探针测试法，也称为四端电阻法，是一种应用于微电子领域的测试技术。它通过在被测器件（如集成电路、半导体材料等）四个端口上连接四个探针，形成闭合的四端口网络，并测量四个端口间的电流和电压，以此获取被测器件的电阻参数。这种方法的主要优势在于其测量精度高、可靠性好且操作简便。

四探针法的基本原理是基于基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）。在这些定律的基础上，可以通过测量两个端口的电流之和或电压之和来确定进入被测器件的电流或电压，进而利用欧姆定律（R = V/I）计算得到被测器件的电阻值。

四探针技术可测试对象主要有：晶圆片和薄层电阻，例如硅衬底片、研磨片、外延片，离子注入片、 退火硅片、金属膜和涂层等。利用探针分析可检测整个芯片表面薄层电阻均匀性，进而判断离子注入片和注入工艺中存在的问题。

四探针法按测量形状可分为直线四探针法和方形四探针法。

直线四探针法

直线四探针测试法的原理是用针距为 1mm 的四根探针同时压在样品的平整表面上，利用恒流源给面的两个探针通以微小电流，然后在中间两个探针上用高精密数字万用表测量电压，最后根据理论公式计算出样品的电阻率，直线四探针法能测出超过其探针间距三倍以上大小区域的不均匀性。

测试设备：不同探针间距探针台+IT2806 高精密源表+上位机软件 PV2800 IT2806

高精密源表（简称 SMU）：集六种设备功能于一体（恒流源、恒压源、脉冲发生器、6.5 位 DVM、 电池模拟器，电子负载）。在电阻率的测试中，可将 IT2806 高精密源表切换至恒流源模式，在输出电流同时量测中间两探针之间的微小压降，并搭配免费的 PV2800 上位机软件，自动得出电阻率的测量结果。

方形四探针法（如范德堡法）

范德堡法适用于扁平，厚度均匀，任意形状且不含有任何隔离孔的样品材料测试。相比较直线型四探 针法，对样品形状没有要求。测试中，四个探针接触点必须位于样品的边缘位置，测试接线方式也是在其中两个探针点提供恒定电流，另外两个点量测电压。围绕样品进行 8 次测量，对这些读数进行数学组合来 决定样品的平均电阻率。

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