[표면처리] 25-28. 박막의 면저항(Sheet Resistance)과 비저항의 관계식을 쓰고, 면저항 측정법인 4탐침측정법(Four Point Probe)에 대하여 설명하시오.

 

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ㆍ표면처리 기술사 제135회 4교시

3. 박막의 면저항(Sheet Resistance)과 비저항의 관계식을 쓰고, 면저항 측정법인 4탐침측정법(Four Point Probe)에 대하여 설명하시오.

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1. 면저항(Sheet Resistance)과 비저항의 관계

1) 면저항 Rs​

박막에서 면적당 전기저항을 나타내는 값으로, 단위는 보통 Ω/□ (오움 퍼 스퀘어) 를 사용 함.

2) 비저항 ρ

물질 고유의 전기저항 성질을 나타냄. (단위: Ω·cm)

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3) 관계식

 

ㆍRs​: 면저항 (Ω/□)

ㆍρ: 비저항 (Ω·cm)

ㆍt: 박막의 두께 (cm)

즉, 박막의 비저항을 두께로 나누면 면저항이 된다.

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2. 4탐침 측정법 (Four Point Probe Method)

박막의 면저항을 정확히 측정하기 위해 사용하는 대표적인 방법이 바로 4탐침(4-Point Probe)이다.

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1) 측정 원리

• 전류는 가장 바깥의 두 탐침(1번, 4번)으로 흘려주고,
• 전압은 가운데 두 탐침(2번, 3번)에서 측정한다.
• 이렇게 하면 접촉저항(contact resistance)의 영향을 제거할 수 있다.

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2) 측정 구성

(1) ─────(2)─────(3)─────(4) I+ V+ V− I−

ㆍI+: 전류 공급

ㆍI−: 전류 회수

ㆍV+, V−: 전압 측정

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3) 면저항 계산식 (균일한 반무한 평면 기준)

단, 측정 시 조건에 따라 보정 계수(Correction Factor)가 필요할 수 있다.

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4) 장점

ㆍ접촉저항 제거 : 전압과 전류를 분리하여 측정

ㆍ정확도 높음

ㆍ비파괴 검사 가능

ㆍ주로 반도체 웨이퍼, 도전성 박막, ITO 필름 등에 사용

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5) 주의 사항

ㆍ박막의 두께는 충분히 얇아야 함 (막 두께 < 프로브 간격)

ㆍ표면이 평탄하고 균일해야 정확한 결과가 나옴

ㆍ경계나 홀 근처는 보정 계수를 적용해야 함

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3. 요약 정리