一、產(chǎn)品概述

四探針電阻率測定儀BEST?300C是面向半導(dǎo)體材料、導(dǎo)電薄膜、金屬涂層、半導(dǎo)電板材開發(fā)的低阻高精度檢測設(shè)備，依托四端測試原理，針對導(dǎo)體、半導(dǎo)體類材料開展電阻、方塊電阻、電阻率、電導(dǎo)率的檢測分析，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)檢、第三方材料檢測機(jī)構(gòu)、高等院校、科研院所的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，適配硅基半導(dǎo)體晶片、ITO導(dǎo)電薄膜、金屬鍍層、導(dǎo)電高分子板材、石墨導(dǎo)電片材、各類金屬試樣等物料的電學(xué)性能評價工作。

在半導(dǎo)體、導(dǎo)電薄膜相關(guān)行業(yè)研發(fā)與批量生產(chǎn)過程當(dāng)中，方塊電阻、體積電阻率、電導(dǎo)率屬于表征材料導(dǎo)電能力的關(guān)鍵指標(biāo)。半導(dǎo)體晶片摻雜工藝、薄膜濺射鍍膜工藝、導(dǎo)電填料改性工藝，都會直接改變材料導(dǎo)電水平，電阻率數(shù)值可以直觀反饋摻雜濃度、薄膜厚度均勻性、填料分散效果等工藝狀態(tài)。對于低阻值導(dǎo)電試樣，如果使用普通兩電極測試方式，引線電阻、探針接觸電阻會疊加在測量結(jié)果當(dāng)中，容易造成數(shù)據(jù)偏差，無法得到樣品本身真實(shí)電阻參數(shù)。這款測定儀采用四探針?biāo)木€測試架構(gòu)，把電流回路與電壓采集回路相互分離，能夠規(guī)避接觸電阻帶來的干擾，適配從低阻金屬材料到中阻半導(dǎo)體材料的寬區(qū)間檢測需求。

整機(jī)搭載4.3寸彩色液晶顯示單元，實(shí)現(xiàn)多物理量同步展示，內(nèi)置運(yùn)算單元，采集電流、電壓信號之后，結(jié)合試樣厚度參數(shù)自動換算電阻率、方塊電阻、電導(dǎo)率，無需操作人員手動查閱公式完成計(jì)算。儀器具備自動量程切換能力，不需要人工反復(fù)調(diào)整檔位，降低操作門檻。設(shè)備集成溫度補(bǔ)償功能，可以修正溫度漂移帶來的數(shù)據(jù)偏移；支持正反向電流換向測量，取兩次測量平均值，抑制回路熱電勢帶來的測量誤差。探頭配置支持直排探頭、矩形探頭兩種形式，也可以搭配開爾文測試夾，直接完成電阻元器件直流電阻檢測，拓展設(shè)備適用場景。

整機(jī)配置多組通訊接口，單機(jī)模式可以獨(dú)立完成全部測試工作；選配配套軟件之后，能夠由計(jì)算機(jī)完成遠(yuǎn)程操控，實(shí)現(xiàn)測試數(shù)據(jù)保存、導(dǎo)出、圖表生成、報(bào)表輸出，適配科研課題大批量數(shù)據(jù)歸檔，也可以對接自動化測試工位。儀器設(shè)置分選判斷功能，通過屏幕標(biāo)識以及接口信號輸出區(qū)分超上限、合格、超下限三類結(jié)果，便于產(chǎn)線批量物料篩選。設(shè)備可送至計(jì)量機(jī)構(gòu)開展計(jì)量校驗(yàn)，完成量值溯源，滿足實(shí)驗(yàn)室體系管控相關(guān)要求。

儀器可以匹配多項(xiàng)國內(nèi)材料檢測標(biāo)準(zhǔn)，包含GB/T 14141?2009硅外延層、擴(kuò)散層和離子注入層薄層電阻的測定直排四探針法等相關(guān)規(guī)范，針對半導(dǎo)體晶片、導(dǎo)電薄層開展標(biāo)準(zhǔn)化檢測工作。除半導(dǎo)體晶片之外，金屬導(dǎo)電涂層、透明導(dǎo)電薄膜、導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電復(fù)合材料、各類塊狀導(dǎo)體試樣，都可以更換對應(yīng)治具完成檢測，覆蓋導(dǎo)體與半導(dǎo)體材料的質(zhì)量檢驗(yàn)、配方對比、工藝優(yōu)化等工作場景。

二、儀器測試工作原理

四探針電阻率測定儀BEST?300C以四線四探針測試法為基礎(chǔ)，同時搭載雙電測測量模式，以此提升測量過程的穩(wěn)定性。整套測試系統(tǒng)主要包含主機(jī)恒流源模塊、高精度電壓采集單元、四探針探頭組件，也可以外接開爾文測試夾完成元器件測試。

常規(guī)直排四探針模式下，四根金屬探針垂直壓接在平整的試樣表面，外側(cè)兩根探針作為電流端，主機(jī)恒流源輸出恒定直流電流流過被測樣品；內(nèi)側(cè)兩根探針作為電壓采集端，采集樣品表面兩點(diǎn)之間的電勢差。電壓采集回路輸入阻抗處于較高水平，幾乎沒有電流流過電壓探針，探針與樣品之間的接觸電阻不會計(jì)入電壓測量結(jié)果，以此消除接觸電阻、引線電阻對低阻測試的干擾，這也是四端測試相較于兩電極測試的核心優(yōu)勢。采集得到恒定電流I與電壓差值V之后，儀器內(nèi)部程序結(jié)合探針幾何參數(shù)、試樣厚度自動運(yùn)算，輸出方塊電阻以及體積電阻率。方塊電阻也叫方阻，單位Ω/□，主要用于評價薄層導(dǎo)電薄膜導(dǎo)電水平，該參數(shù)和薄膜厚度直接相關(guān)；體積電阻率表征塊狀材料本體導(dǎo)電屬性，不受試樣外形尺寸比例影響。

儀器支持雙電測測試模式，該模式會變換探針之間電流、電壓的分工組合，完成兩組不同配置的測量。采用外側(cè)探針通入電流，內(nèi)側(cè)探針采集電壓；第二次切換探針組合，內(nèi)側(cè)探針通入電流，外側(cè)探針采集電壓，兩組測量完成之后結(jié)合算法輸出最終結(jié)果。雙電測模式可以弱化探針不等距、探針機(jī)械游移、樣品邊緣效應(yīng)帶來的數(shù)據(jù)影響，降低試樣邊界、探針裝配偏差造成的誤差，對薄片、尺寸有限的樣品測試有明顯改善效果。

設(shè)備具備正反向電流換向功能，在同一組探針組合下，先后輸出正向、反向恒定電流，分別采集電壓讀數(shù)，計(jì)算兩組讀數(shù)的平均值。金屬接點(diǎn)之間存在溫度梯度時會產(chǎn)生熱電勢，熱電勢會疊加在微弱電壓信號上，對毫歐級低阻測量帶來干擾；電流換向取平均的方式可以抵消熱電勢帶來的系統(tǒng)偏移，提升低阻值區(qū)間測量可靠性。

儀器內(nèi)置溫度補(bǔ)償模塊，采集環(huán)境溫度信息，結(jié)合材料溫度系數(shù)，對測試結(jié)果做對應(yīng)修正。導(dǎo)體、半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電能力會跟隨溫度發(fā)生改變，同一試樣不同溫度條件下電阻率讀數(shù)存在差異，開啟溫度補(bǔ)償之后，可以將測試結(jié)果換算到參考溫度條件，方便不同時間、不同環(huán)境下試驗(yàn)數(shù)據(jù)做橫向?qū)Ρ取?/span>

針對薄片薄膜樣品，儀器支持預(yù)先錄入試樣厚度，自動帶入公式完成電阻率修正計(jì)算，操作人員不需要手動查表換算，減少人工計(jì)算帶來的失誤。恒流源部分設(shè)置獨(dú)立開關(guān)，測試操作時，可以先讓探針充分壓接樣品之后，再開啟恒流源輸出，規(guī)避探針接觸瞬間打火，保護(hù)樣品表面不被損傷；對于部分不怕瞬時電壓接觸的試樣，恒流源開關(guān)也可以保持常開，提升連續(xù)測試作業(yè)效率。

當(dāng)選用開爾文測試夾的時候，同樣沿用四端測試邏輯，測試夾分為兩個電流夾持端、兩個電壓夾持端，分別接觸被測電阻元器件，分離電流回路和電壓回路，完成直流低電阻檢測。

三、主要性能參數(shù)

便于查看的顯示/直觀的操作性：高亮度、超清晰4.3寸彩色LCD顯示；操作易學(xué)，直觀使用； 基本設(shè)置操作簡單，方阻、電阻、電阻率、電導(dǎo)率和分選結(jié)果；多種參數(shù)同時顯示。 精度高：電阻基本準(zhǔn)確度：0.01％； 方阻基本準(zhǔn)確度：1%； 電阻率基本準(zhǔn)確度：1% 整機(jī)測量相對誤差：≤±1%；整機(jī)測量標(biāo)準(zhǔn)不確定度：≤±1%

BEST?300C BEST?300 整機(jī)測量相對誤差 ≤±1% ≤±3% 整機(jī)不確定度 ≤±1% ≤±3% 四位半顯示讀數(shù)十量程手動測試 20mΩ/200mΩ/2000mΩ/20Ω/200Ω/2000Ω/20kΩ/200kΩ/2000kΩ/10MΩ 2000mΩ /20 Ω /200 Ω /2000 Ω /20kΩ/200kΩ 自動測試 實(shí)現(xiàn)HIGH/IN/LOW分選 無

測量范圍寬 電阻:10??Ω10??Ω ;方阻:10??Ω/□10??Ω/□; 電阻:10??Ω10??Ω ;方阻:10??Ω/□10??Ω/□

顯示語言 中/英文切換 英文 校準(zhǔn)功能 可手動或自動選擇測試量程全量程自動清零。 無

其他 自動進(jìn)行電流換向，并進(jìn)行正反向電流下的電阻率(或方塊電阻)測量，顯示平均值。測薄片時，可自動進(jìn)行厚度修正。 無

恒流源:電流量程為:DC100mA?1A;儀器配有恒流源開關(guān)可有效保護(hù)被測件，即先讓探壓觸在被測材料上，后開恒流源開關(guān)，避免接觸瞬間打火。為了提高工作效率，如探針帶電壓觸單晶對材料及測量并無影響時，恒流源開關(guān)可一直處于開的狀態(tài)。

可配合多種探頭進(jìn)行測試;也可配合多種測試臺進(jìn)行測試。 厚度可預(yù)設(shè)，自動修正樣品的電阻率，無需查表即可計(jì)算出電阻率。 自動進(jìn)行電流換向，并進(jìn)行正反向電流下的電阻率(或方塊電阻)測量，顯示平均值。測薄片時，可自動進(jìn)行厚度修正。 雙電測測試模式，測量精度高、穩(wěn)定性好。 具備溫度補(bǔ)償功能，修正被測材料溫漂帶來的測試結(jié)果偏差。 比較器判斷燈直接顯示，勿需查看屏幕，作業(yè)效率得以提高。3檔分選功能:超上限，合格，超下限，可對被測件進(jìn)行HI/LOW判斷，可直接在LCD使用標(biāo)志顯示;也可通過USB接口、RS232接口輸出更為詳細(xì)的分選結(jié)果。 測試模式:可連接電腦測試、也可不連接電腦單機(jī)測試。 軟件功能(選配):軟件可記錄、保存、各點(diǎn)的測試數(shù)據(jù);可供用戶對數(shù)據(jù)進(jìn)行各種數(shù)據(jù)分析。

標(biāo)配RS232、LAN、IO通訊接口；可配戴軟件查看和記錄測試數(shù)據(jù)；測試探頭直排和矩形可選。

四、儀器核心功能特點(diǎn)

1、寬量程覆蓋，自動量程切換 儀器電阻測量覆蓋10??Ω10??Ω區(qū)間，方塊電阻測量覆蓋10??Ω/□10??Ω/□區(qū)間，量程檔位豐富，可以適配低阻值金屬試樣，也可以適配中阻值半導(dǎo)體、半導(dǎo)電復(fù)合材料。整機(jī)支持手動量程、自動量程兩種模式，自動模式下設(shè)備會根據(jù)被測樣品反饋信號，自主完成檔位切換，不需要操作人員手動選擇量程，減少操作步驟，適合大批量樣品連續(xù)檢測。

2、雙電測模式搭配電流換向，優(yōu)化測量穩(wěn)定性 雙電測組合測量模式，通過探針功能的重新組合，削弱探針裝配偏差、樣品邊緣效應(yīng)帶來的干擾。同時儀器執(zhí)行正反向電流換向測量，正向、反向電流分別采集讀數(shù)，取兩組數(shù)據(jù)平均值輸出結(jié)果，抑制測試回路當(dāng)中熱電勢帶來的系統(tǒng)偏移。對于毫歐級別低阻試樣，熱電勢帶來的信號干擾不可忽視，換向平均處理能夠改善低阻區(qū)間的數(shù)據(jù)重復(fù)性，降低環(huán)境溫度梯度帶來的影響。

3、厚度預(yù)設(shè)自動修正，多物理量同步顯示 針對薄膜、薄層試樣，操作人員錄入樣品實(shí)測厚度數(shù)值，儀器會自動把厚度參數(shù)代入運(yùn)算公式，完成電阻率換算修正，不需要人工查閱修正表格做手動計(jì)算。4.3寸彩色LCD屏幕可以同時展示電阻、方塊電阻、電阻率、電導(dǎo)率、溫度、分選狀態(tài)多項(xiàng)信息，單位自動完成轉(zhuǎn)換，讀數(shù)直觀。顯示語言支持中文、英文切換，適配國內(nèi)實(shí)驗(yàn)室以及對外合作相關(guān)使用場景。

4、溫度補(bǔ)償功能，弱化溫度變化帶來的數(shù)據(jù)漂移 導(dǎo)體、半導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能對溫度變化較為敏感，環(huán)境溫度發(fā)生改變，同一試樣測試讀數(shù)會隨之改變。開啟溫度補(bǔ)償功能，儀器讀取溫度參數(shù)，結(jié)合材料溫度系數(shù)完成結(jié)果修正，便于不同時間、不同環(huán)境條件下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，對于需要長期開展對比試驗(yàn)、留樣復(fù)測的科研場景具備實(shí)用價值。

5、物料分選判斷，適配產(chǎn)線篩選場景 儀器設(shè)置三檔分選判斷功能，可以預(yù)先設(shè)置指標(biāo)上限與下限閾值，測試完成之后，通過屏幕標(biāo)識、狀態(tài)指示燈給出超上限、合格、超下限的判斷結(jié)果；分選狀態(tài)也可以通過IO接口、RS232、LAN接口對外輸出信號。該功能可以用于生產(chǎn)端來料檢驗(yàn)、成品抽檢，快速完成物料篩選，既可以單機(jī)目視判斷，也可以對接外部自動化機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)流水線自動分選作業(yè)。

6、豐富硬件接口，兼顧單機(jī)與計(jì)算機(jī)聯(lián)動測試 主機(jī)標(biāo)配RS232、LAN、IO通訊接口，選配軟件之后可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制，完成測試參數(shù)下發(fā)、數(shù)據(jù)實(shí)時讀取、數(shù)據(jù)存儲、生成報(bào)表與圖表。單機(jī)狀態(tài)下不需要外接計(jì)算機(jī)，就可以完成全部檢測流程。IO接口輸出分選狀態(tài)信號，便于對接外部自動化工裝，適合集成至自動化測試工位。U盤存儲等輔助方式也可以輔助完成數(shù)據(jù)留存，方便后續(xù)數(shù)據(jù)復(fù)盤分析。

7、探頭治具配置靈活，兼容多種試樣形態(tài) 測試探頭提供直排、矩形兩種結(jié)構(gòu)可選，同時可以搭配各類測試臺使用；外接開爾文測試夾，還可以直接對電阻元器件開展直流電阻檢測。直排探頭多用于大尺寸晶片、板材樣品；矩形探頭可以適配部分窄小試樣。用戶可以按照被測樣品外形、尺寸、測試標(biāo)準(zhǔn)，選配對應(yīng)的探頭與工裝，適配半導(dǎo)體晶片、導(dǎo)電薄膜、塊狀導(dǎo)體、電阻元器件等多種類型試樣。

8、恒流源可控開關(guān)，保護(hù)樣品表面 儀器內(nèi)部恒流源輸出區(qū)間DC100mA?1A，設(shè)置獨(dú)立的恒流源輸出開關(guān)。實(shí)際操作過程中，可以先完成探針與樣品表面的穩(wěn)定接觸，再打開恒流源輸出，避免探針接觸瞬間打火，防止半導(dǎo)體晶片、薄膜表面被電流火花損傷；針對耐受瞬時接觸電壓的樣品，恒流源開關(guān)可以保持常開，以此提升連續(xù)測試作業(yè)效率。

9、全量程自動清零校準(zhǔn)，方便設(shè)備校驗(yàn) 儀器支持手動、自動量程選擇，具備全量程自動清零功能，便于開展設(shè)備自檢與計(jì)量校準(zhǔn)。計(jì)量機(jī)構(gòu)可以針對各個量程開展校驗(yàn)，設(shè)備完成量值溯源，滿足檢測實(shí)驗(yàn)室對儀器設(shè)備的管控要求。

五、試樣測試完整操作流程說明

5.1測試前期準(zhǔn)備工作

1、儀器通電預(yù)熱：設(shè)備接通交流電源開機(jī)，建議預(yù)留15?30分鐘預(yù)熱時間，讓主機(jī)內(nèi)部信號采集模塊達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)，降低溫漂對測量信號帶來的影響。 2、試樣處理：試樣表面狀態(tài)會直接影響探針接觸效果，樣品表面的氧化層、油污、粉塵、碎屑都會造成探針接觸不穩(wěn)定，帶來讀數(shù)波動。金屬、半導(dǎo)體試樣可以采用無水乙醇搭配無塵布擦拭表面，部分氧化較重的試樣，需要按照工藝規(guī)范做拋光、清洗處理，清洗完成后放置無塵環(huán)境晾干。樣品表面不能存在明顯劃痕、凸起、雜質(zhì)顆粒。 3、樣品尺寸核對：開展四探針測試，需要關(guān)注樣品邊緣效應(yīng)，探針的測試點(diǎn)和樣品邊緣之間需要保留足夠距離，一般要求測試點(diǎn)距離樣品邊緣大于四倍探針間距。如果樣品尺寸偏小，無法滿足該距離條件，建議開啟雙電測模式，或者選用對應(yīng)尺寸修正系數(shù)完成后期數(shù)據(jù)修正，減少邊界對電流擴(kuò)散路徑的干擾，避免方阻、電阻率讀數(shù)出現(xiàn)偏差。 4、參數(shù)測量與錄入：使用千分尺測量薄膜、薄片試樣厚度，多點(diǎn)測量取平均值，將平均厚度錄入儀器；確認(rèn)探頭類型，核對探頭規(guī)格參數(shù)。根據(jù)測試需求，開啟或者關(guān)閉溫度補(bǔ)償，設(shè)置分選上下限閾值；選擇單電測或者雙電測測試模式，設(shè)置手動量程或者自動量程。

5.2探頭裝夾與樣品放置

將待測試樣平整放置在測試臺絕緣載物臺之上，保證樣品擺放平穩(wěn)，測試區(qū)域處于探頭正下方。調(diào)整探頭升降機(jī)構(gòu)，控制探針緩慢下降，保證四根探針能夠同時垂直接觸樣品表面。探針壓力需要合理控制，壓力不足會造成探針和樣品接觸不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)跳變；壓力過大，一方面會造成探針針尖快速磨損，另一方面容易劃傷半導(dǎo)體晶片、導(dǎo)電薄膜這類脆性試樣表面。完成探針下壓之后，目視確認(rèn)四根探針均有效接觸樣品，沒有出現(xiàn)懸空、偏移的情況。

如果使用開爾文測試夾測試電阻元器件，需要將四個夾口分別夾持元器件的對應(yīng)端子，電流夾口放置在電壓夾口外側(cè)，避免夾持位置錯誤引入額外測量誤差。

5.3開展測試采集數(shù)據(jù)

探針充分接觸樣品之后，打開恒流源輸出開關(guān)，啟動儀器測試流程。自動量程模式下，儀器自主完成檔位匹配；雙電測模式會自動執(zhí)行兩組探針組合測量，同時完成正反向電流換向，采集多組電壓信號之后計(jì)算輸出平均值結(jié)果。屏幕同步展示電阻、方塊電阻、電阻率、電導(dǎo)率、溫度以及分選判定結(jié)果。等待讀數(shù)趨于穩(wěn)定之后，記錄或者保存本組試樣測試數(shù)據(jù)。

同一塊樣品，建議選取3?5個不同測試點(diǎn)位開展檢測，得到多組數(shù)據(jù)，用于評價材料導(dǎo)電性能均勻程度。一組點(diǎn)位測試完成之后，關(guān)閉恒流源開關(guān)，抬起探針，移動樣品位置，再降下探針，打開恒流源，完成下一個點(diǎn)位的測試。

如果開啟分選功能，屏幕以及狀態(tài)指示燈會給出判定結(jié)果，IO接口同步輸出對應(yīng)電平信號；選配軟件的情況下，測試數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸至計(jì)算機(jī)，完成記錄保存。全部點(diǎn)位測試結(jié)束之后，關(guān)閉恒流源輸出，抬起探針，取出被測樣品。

全部試樣檢測完畢，停止測試流程，關(guān)閉主機(jī)電源，整理探頭與連接線。測試數(shù)據(jù)可以導(dǎo)出保存，用于報(bào)告編寫、數(shù)據(jù)分析、圖表繪制。

實(shí)操提示：半導(dǎo)體晶片、導(dǎo)電薄膜質(zhì)地偏脆，操作探頭升降機(jī)構(gòu)動作要平緩，避免探針撞擊樣品，造成樣品破損以及探針針尖損壞。

六、影響四探針測試結(jié)果的關(guān)鍵因素分析

測定儀硬件性能是獲得可靠數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，而樣品狀態(tài)、操作方式、環(huán)境條件、參數(shù)設(shè)置，都會對最終輸出結(jié)果帶來明顯變化，在試驗(yàn)開展過程中需要重點(diǎn)關(guān)注下面幾類影響要素。

探針接觸狀態(tài)以及探針損耗。探針針尖磨損、針尖沾附樣品碎屑、氧化，都會造成四根探針接觸不一致，出現(xiàn)讀數(shù)重復(fù)性差，同一樣品多點(diǎn)位測試離散偏大。需要定期觀察探針針尖狀態(tài)，使用無塵棉簽配合無水乙醇清潔探針；針尖磨損之后，需要及時更換探針組件。探針壓力控制同樣關(guān)鍵，壓力不足接觸不穩(wěn)定，壓力過大損傷樣品與探針。測試過程必須保證四根探針同時接觸樣品表面，不能出現(xiàn)個別探針懸空的情況。

第二，樣品邊緣效應(yīng)。當(dāng)探針測試點(diǎn)距離樣品邊緣過近，電流向外擴(kuò)散路徑被樣品邊界截?cái)啵娏鞣植夹螒B(tài)發(fā)生改變，直接造成方塊電阻讀數(shù)偏離真實(shí)數(shù)值。常規(guī)直排四探針模式對樣品尺寸有一定要求，測試點(diǎn)距離樣品邊緣需要滿足距離條件；樣品尺寸受限的條件下，優(yōu)先啟用雙電測模式，或者在后期數(shù)據(jù)處理階段使用尺寸修正系數(shù)，以此降低邊緣效應(yīng)帶來的偏差。

第三，溫度以及熱電勢干擾。一方面導(dǎo)體、半導(dǎo)體材料本身電阻率隨溫度變化，沒有開啟溫度補(bǔ)償時，不同溫度環(huán)境得到的數(shù)據(jù)不能直接拿來對比；做對比試驗(yàn)盡量保持實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度穩(wěn)定。另一方面測試回路不同金屬接點(diǎn)，存在溫度梯度就會產(chǎn)生熱電勢，熱電勢疊加到微弱電壓信號中，干擾毫歐級低阻測試結(jié)果。儀器的正反向電流換向取平均功能就是用于抵消熱電勢的影響，低阻樣品測試建議開啟換向測量模式。

第四，樣品表面條件。樣品表面油污、粉塵、氧化層、拋光殘留都會改變探針和樣品之間接觸狀態(tài)；導(dǎo)電薄膜表面如果存在劃痕、局部厚薄不均，不同點(diǎn)位測試會出現(xiàn)明顯差異。測試前樣品清潔處理步驟不可省略；對于表面極易氧化的試樣，清洗之后盡快完成測試，減少樣品暴露在空氣當(dāng)中再次氧化的時間。

第五，恒流源電流檔位的選擇。如果輸出電流過大，部分半導(dǎo)體、薄層導(dǎo)電薄膜會出現(xiàn)樣品局部發(fā)熱，樣品溫度上升改變導(dǎo)電性能，造成測試數(shù)據(jù)偏移；電流過小，采集得到的電壓信號幅值偏低，信噪比下降，容易受環(huán)境電磁噪聲干擾。自動量程模式儀器會匹配適配電流檔位；手動模式需要根據(jù)樣品預(yù)估電阻水平，選擇合適的恒流輸出，既要保證信號足夠，又要規(guī)避樣品局部發(fā)熱。

第六，電磁環(huán)境干擾。大功率電機(jī)、變頻器、高頻設(shè)備會向外輻射電磁噪聲，四探針采集的電壓信號屬于微弱信號，外界電磁干擾會造成讀數(shù)跳變。儀器擺放位置盡量遠(yuǎn)離大功率電氣設(shè)備，設(shè)備做好接地處理，信號線避開動力線纜平行排布，以此降低外界噪聲帶來的影響。

第七，厚度參數(shù)錄入準(zhǔn)確性。針對薄膜、薄片樣品，厚度參數(shù)是電阻率換算的關(guān)鍵輸入，厚度測量出現(xiàn)偏差，會直接帶來電阻率計(jì)算結(jié)果偏差。薄片樣品建議多點(diǎn)測量厚度，取平均值錄入儀器，降低厚度測量帶來的計(jì)算誤差。

七、儀器主要應(yīng)用行業(yè)與測試對象

7.1半導(dǎo)體行業(yè)

半導(dǎo)體行業(yè)是四探針測試技術(shù)主要應(yīng)用領(lǐng)域之一，包含單晶硅片、硅外延片、擴(kuò)散層、離子注入改性晶片。晶片摻雜工藝會改變半導(dǎo)體導(dǎo)電能力，方塊電阻、電阻率是評價摻雜工藝效果的核心指標(biāo)。在晶片研發(fā)、工藝調(diào)試、來料質(zhì)檢、出廠檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，使用本儀器測試晶片不同位置電阻率，評價摻雜均勻性，篩選工藝不合格的晶片樣品。儀器可以匹配GB/T 14141?2009直排四探針法相關(guān)測試要求，開展硅外延層、擴(kuò)散層薄層電阻檢測工作。除硅基材料之外，碳化硅等寬禁帶半導(dǎo)體試樣，在樣品尺寸適配的前提下，也可以完成電阻率檢測。

7.2顯示光學(xué)行業(yè)

光學(xué)顯示領(lǐng)域大量使用透明導(dǎo)電薄膜，ITO導(dǎo)電膜、FTO導(dǎo)電玻璃，廣泛用于觸摸屏、液晶器件、光電器件。薄膜方塊電阻直接影響器件透光、導(dǎo)電綜合性能，鍍膜工藝參數(shù)變化會直接改變方阻指標(biāo)。生產(chǎn)端需要對鍍膜之后玻璃基板開展多點(diǎn)位方阻測試，評估薄膜厚度以及導(dǎo)電均勻性；研發(fā)階段，對比不同濺射工藝、鍍膜時長、退火工藝對方塊電阻帶來的影響，優(yōu)化生產(chǎn)工藝參數(shù)。除透明導(dǎo)電膜之外，各類金屬鍍層、金屬導(dǎo)電薄膜也可以使用設(shè)備完成方塊電阻檢測。

7.3新能源行業(yè)

新能源領(lǐng)域各類導(dǎo)電涂層、集流極涂層、導(dǎo)電復(fù)合材料都需要開展導(dǎo)電性能檢測。鋰電行業(yè)導(dǎo)電涂層、導(dǎo)電鋁箔銅箔表面鍍層，需要評價鍍層導(dǎo)電均勻性；燃料電池相關(guān)導(dǎo)電板材、石墨雙極板，測試板材方塊電阻與體積電阻率，評價材料導(dǎo)電水平。在新材料研發(fā)階段，測試不同配方、不同壓制工藝石墨板材電阻率，篩選配方與工藝條件；生產(chǎn)環(huán)節(jié)用于批次抽檢，保障批量產(chǎn)品指標(biāo)穩(wěn)定。

7.4導(dǎo)電高分子及復(fù)合材料行業(yè)

導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電塑料、抗靜電復(fù)合材料，通過添加炭黑、金屬填料、導(dǎo)電粉體實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電效果，填料添加比例、混煉工藝、成型工藝都會改變材料導(dǎo)電能力。四探針測定儀可以測試導(dǎo)電片材、導(dǎo)電板材樣品，獲取方塊電阻、體積電阻率數(shù)據(jù)，輔助研發(fā)人員完成配方對比，優(yōu)化填料配比以及加工工藝；生產(chǎn)企業(yè)用于成品入廠、出廠質(zhì)量檢驗(yàn)，管控批次產(chǎn)品導(dǎo)電性能波動。

7.5高校、科研院所、第三方檢測機(jī)構(gòu)

高校材料學(xué)院、半導(dǎo)體相關(guān)專業(yè)，用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)、課題研究，完成半導(dǎo)體晶片、導(dǎo)電薄膜、導(dǎo)電復(fù)合材料電學(xué)表征；設(shè)備支持計(jì)算機(jī)軟件采集數(shù)據(jù)，方便大批量試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄分析。第三方檢測機(jī)構(gòu)，面對多品類導(dǎo)體、半導(dǎo)體樣品檢測需求，儀器可計(jì)量校準(zhǔn)，滿足實(shí)驗(yàn)室量值溯源管控，輸出方塊電阻、電阻率檢測數(shù)據(jù)，支撐檢測報(bào)告編寫。

7.6電子元器件與金屬材料行業(yè)

借助開爾文測試夾，儀器還可以直接測試電阻元件、金屬試樣直流低電阻；各類金屬板材、金屬棒材試樣，更換對應(yīng)探頭與工裝，完成電阻率測試，評價金屬材料導(dǎo)電水平。

八、同類型設(shè)備選型對比參考

測定儀型號眾多，不同設(shè)備在測量量程、測量模式、硬件功能、接口配置上存在區(qū)別，下面將BEST?300C與BEST?300做能力對比，方便選型階段進(jìn)行參考。

BEST?300型號整機(jī)測量相對誤差≤±3%，整機(jī)不確定度≤±3%；手動測試量程檔位較少，自動測試功能不支持HIGH/IN/LOW分選；測量電阻范圍為10??Ω10??Ω，方阻測量范圍10??Ω/□10??Ω/□；顯示語言僅支持英文；不具備量程自動清零校準(zhǔn)功能。該型號可以滿足常規(guī)精度要求的樣品測試，適合測試頻次不高，測試阻值區(qū)間相對集中，不需要產(chǎn)線分選功能的基礎(chǔ)檢測場景。

BEST?300C整機(jī)測量相對誤差≤±1%，整機(jī)測量標(biāo)準(zhǔn)不確定度≤±1%；電阻測量范圍10??Ω10??Ω，方阻測量范圍10??Ω/□10??Ω/□；支持中文、英文兩種界面語言；具備手動或者自動量程全量程自動清零校準(zhǔn)；擁有雙電測測量模式，正反向電流換向取平均值，溫度補(bǔ)償功能，3檔物料分選判斷；標(biāo)配RS232、LAN、IO多類通訊接口，探頭可選直排或者矩形，支持計(jì)算機(jī)軟件配套使用。該機(jī)型更適合對測量準(zhǔn)確度有較高要求、樣品阻值跨度大、需要做科研對比實(shí)驗(yàn)，或者需要對接產(chǎn)線自動化分選的使用場景。

選型過程當(dāng)中，除關(guān)注設(shè)備本身量程、精度指標(biāo)之外，還需要重點(diǎn)關(guān)注探頭配件，探頭針尖材質(zhì)、探針壓力結(jié)構(gòu)，直接影響樣品測試重復(fù)性；需要確認(rèn)設(shè)備支持計(jì)量校準(zhǔn)，以此滿足實(shí)驗(yàn)室量值溯源的管控要求。針對薄膜、薄片試樣，確認(rèn)儀器具備厚度參數(shù)輸入、自動厚度修正功能，減少人工換算工作量。如果需要對接自動化工位，要確認(rèn)IO、LAN、RS232接口配置，確認(rèn)分選信號輸出能力。

九、儀器維護(hù)保養(yǎng)與安全操作注意事項(xiàng)

1、探針組件屬于精密易損耗配件，操作升降機(jī)構(gòu)動作要平緩，禁止探針猛烈撞擊樣品臺面或者樣品，避免針尖變形、折斷。定期使用無塵棉簽蘸取無水乙醇擦拭探針針尖，去除樣品碎屑與污漬；當(dāng)針尖出現(xiàn)明顯磨損，測試重復(fù)性明顯變差時，需要及時更換探針組件。 2、恒流源輸出達(dá)到1A，測試過程探針接觸樣品之后，再開啟恒流源開關(guān)，減少打火風(fēng)險(xiǎn)；不要在探針抬起懸空的狀態(tài)下長時間開啟恒流源輸出。測試結(jié)束之后，優(yōu)先關(guān)閉恒流源輸出，再抬起探針取出樣品。 3、儀器工作環(huán)境需要保持干燥潔凈，避免大量粉塵、腐蝕性氣體長期侵入設(shè)備內(nèi)部；工作環(huán)境溫度保持在設(shè)備允許區(qū)間，避免高溫、低溫、凝露條件下運(yùn)行設(shè)備。 4、設(shè)備需要做好可靠接地，降低電磁噪聲干擾，同時保障設(shè)備操作安全；測試信號線盡量遠(yuǎn)離大功率動力線纜，減少電磁干擾引入的讀數(shù)跳變。 5、按照計(jì)量管理要求，定期完成整機(jī)計(jì)量校驗(yàn)；設(shè)備發(fā)生搬運(yùn)、磕碰撞擊之后，建議完成計(jì)量校驗(yàn)，確認(rèn)指標(biāo)正常之后，再投入檢測工作。 6、測試臺載物臺面為絕緣材質(zhì)，不要將金屬碎屑、導(dǎo)電顆粒散落在載物臺，防止出現(xiàn)意外短路。 7、設(shè)備長期閑置不使用的時候，關(guān)閉電源，放置干燥室內(nèi)環(huán)境存放；探頭組件做好防塵保護(hù)，避免針尖沾染灰塵。

十、常見測試現(xiàn)象排查分析

現(xiàn)象1：同一樣品多次點(diǎn)位測試，讀數(shù)重復(fù)性差，數(shù)據(jù)離散程度大

排查方向：首先檢查探針狀態(tài)，確認(rèn)針尖沒有磨損、沾附碎屑，四根探針是否全部有效接觸樣品，調(diào)整探針壓力，保證接觸穩(wěn)定；檢查樣品表面，確認(rèn)樣品表面沒有油污、氧化層、粉塵；確認(rèn)測試點(diǎn)距離樣品邊緣距離，邊緣效應(yīng)會造成不同點(diǎn)位數(shù)據(jù)波動；低阻樣品確認(rèn)開啟電流換向測量模式，降低熱電勢帶來的影響；檢查設(shè)備接地情況，周邊是否存在變頻器、電機(jī)等大功率設(shè)備帶來電磁干擾。

現(xiàn)象2：讀數(shù)持續(xù)跳變，數(shù)值不停浮動無法穩(wěn)定

排查方向：確認(rèn)探針沒有出現(xiàn)虛接、間歇性接觸不良；檢查樣品表面是否存在絕緣氧化層；確認(rèn)設(shè)備接地；將儀器遠(yuǎn)離大功率電氣設(shè)備；觀察恒流源輸出檔位，電流過小信號信噪比不足，適當(dāng)調(diào)整輸出電流檔位；部分薄膜樣品本身導(dǎo)電不均勻，也會造成讀數(shù)浮動，需要觀察不同點(diǎn)位的整體分布情況。

現(xiàn)象3：測試方塊電阻數(shù)值明顯偏離預(yù)期

排查方向：核對樣品厚度參數(shù)錄入是否和實(shí)際厚度一致；確認(rèn)測試點(diǎn)位距離樣品邊緣距離，邊緣效應(yīng)會造成結(jié)果偏移，必要時啟用雙電測模式；確認(rèn)探針是否完整接觸樣品，沒有局部懸空；確認(rèn)恒流源電流檔位，電流過大樣品發(fā)熱會改變導(dǎo)電參數(shù)；樣品表面氧化、污染也會帶來測試結(jié)果偏移。

現(xiàn)象4：分選功能無法輸出正確判斷結(jié)果

排查方向：核對分選上限、下限閾值參數(shù)設(shè)置，確認(rèn)閾值設(shè)置邏輯和測試指標(biāo)要求匹配；確認(rèn)IO接口接線狀態(tài)；確認(rèn)儀器處于測量運(yùn)行狀態(tài)，不是參數(shù)編輯界面。

現(xiàn)象5：計(jì)算機(jī)軟件無法讀取儀器測試數(shù)據(jù)

排查方向：檢查RS232或者LAN接線是否連接牢固；核對軟件通訊參數(shù)，波特率、地址等配置與儀器內(nèi)部參數(shù)保持一致；確認(rèn)儀器處于測量運(yùn)行狀態(tài)，退出參數(shù)編輯頁面，再執(zhí)行數(shù)據(jù)讀取操作。

十一、總結(jié)

測定儀BEST?300C基于四線四探針測試原理，搭載雙電測測量模式、正反向電流換向平均算法、溫度補(bǔ)償功能，能夠完成電阻、方塊電阻、電阻率、電導(dǎo)率的檢測運(yùn)算，適配半導(dǎo)體晶片、導(dǎo)電薄膜、金屬鍍層、導(dǎo)電高分子復(fù)合材料、電阻元器件等多類試樣。設(shè)備測量量程覆蓋寬區(qū)間，4.3寸彩色LCD屏幕實(shí)現(xiàn)多參數(shù)同步展示，支持中英文界面；具備自動量程、全量程自動清零、厚度自動修正、三檔分選判斷等功能；配備RS232、LAN、IO多組通訊接口，既可以單機(jī)獨(dú)立完成檢測，也可以搭配軟件對接計(jì)算機(jī)，或者集成至自動化產(chǎn)線工位。探頭支持直排、矩形可選，也可以外接開爾文測試夾拓展測試對象。

該儀器可應(yīng)用于半導(dǎo)體、光學(xué)顯示、新能源、導(dǎo)電高分子材料、高?？蒲小⒌谌綑z測機(jī)構(gòu)等眾多領(lǐng)域，用于材料來料質(zhì)檢、工藝調(diào)試、配方研發(fā)、成品檢驗(yàn)工作。儀器硬件性能是獲取數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，在實(shí)際檢測過程中，樣品清潔處理、探針接觸狀態(tài)、樣品邊緣效應(yīng)、溫度條件、恒流源檔位選擇，都會對最終測試結(jié)果產(chǎn)生影響。操作人員遵循規(guī)范的試樣制備、儀器操作流程，規(guī)避各類誤差來源，才可以得到穩(wěn)定、具備對比參考價值的電學(xué)性能檢測數(shù)據(jù)。