CN104280616B - 硅晶片电阻率测量装置及方法 - Google Patents

硅晶片电阻率测量装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104280616B
CN104280616B CN201310291891.6A CN201310291891A CN104280616B CN 104280616 B CN104280616 B CN 104280616B CN 201310291891 A CN201310291891 A CN 201310291891A CN 104280616 B CN104280616 B CN 104280616B
Authority
CN
China
Prior art keywords
probe
resistivity
silicon wafer
signal
eddy current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310291891.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104280616A (zh
Inventor
沈宇平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SUZHOU PHASERISE TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
SUZHOU PHASERISE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SUZHOU PHASERISE TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical SUZHOU PHASERISE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201310291891.6A priority Critical patent/CN104280616B/zh
Publication of CN104280616A publication Critical patent/CN104280616A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104280616B publication Critical patent/CN104280616B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明公开了一种硅晶片电阻率测量装置及方法，所述测量装置包括：支架，信号处理器，高频振荡器，所述支架上方设有第一探头，所述支架下方设有第二探头，所述第一探头和第二探头分别与所述高频振荡器连接，还包括调整第一探头与第二探头间相互距离的驱动机构，所述驱动机构与所述第一探头或第二探头连接，所述第一探头和第二探头分别与所述信号处理器连接，本发明极大地提高了涡流电流方法测量硅晶片电阻率所适用的厚度范围以及电阻率范围，而且极大地提高了电阻率测量的准确度。

Description

硅晶片电阻率测量装置及方法
技术领域
本发明涉及一种硅晶片电阻率测量装置。
背景技术
目前，半导体行业以及太阳能光伏行业在对原材料硅晶片的品质控制上需要对硅晶片电阻率进行测量。现有技术中，通常采用接触式的测量方法比如四点法。这些接触式的方法速度慢，且对样品有伤害，再加上探测的探针属于耗材，需要定期更换，更换前还经常会变形，极大地影响了测量准确度。在非接触式的测量方法中，涡流电流是最主流的测量方法。但是现有的涡流电流无接触式电阻率测量设备都存在所测样品厚度范围窄以及测量精密度不是很高的缺点。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是，提供一种硅晶片电阻率测量装置，准确测量电阻率。
(二)技术方案
为了解决上述问题，本发明提供了一种硅晶片电阻率测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：支架，信号处理器，高频振荡器，所述支架上方设有第一探头，所述支架下方设有第二探头，所述第一探头和第二探头分别与所述高频振荡器连接，还包括驱动机构，用于调整第一探头与第二探头间相互距离，所述驱动机构与所述第一探头或第二探头连接，所述第一探头和第二探头分别与所述信号处理器连接，所述支架的上方设有对中装置，用于调整硅晶片的位置，所述第一探头与所述第二探头共轴线。所述信号处理器具有显示薄层电阻或电阻率的功率，当使硅晶片插入时应具有电导清零的功能，所述第一探头和第二探头为一对涡流探头，所述探头的相对距离的变化可由驱动机构精确控制到微米量级，所述的高频振荡器在优化测量的频率范围内可以变频测量。
进一步地，提供了所述测量装置的一种电阻率测量方法，所述测量方法包括：
将硅晶片试样平插入所述第一探头和第二探头之间的间隙内，与振荡器回路相连接的两个涡流探头之间的交变磁场在硅晶片上感应产生涡流；
调整所述第一探头与所述硅晶片的距离；
利用确定出的距离因子函数关系式以及硅晶片厚度得到的硅晶片的电阻率。
进一步地，在测量的过程中除了按普通程序测量样品的电阻率外，还多测量了一个探头与样品变化距离后的提离涡流电流信号。这两个信号与原来的无样品的信号三者组成一个无量纲的数值，这个数值是涡流探头相应的三个阻抗理论值的函数。
式中S表示信号，I表示探头的理论阻抗值，下标“样品”表示有样品的值，下标“空气”表示不放样品的值，下标“提离”表示放样品有提离的值。
进一步地，还包括一种涡流电流信号降噪方法，所述降噪方法包括：
S1：为了降低提离效应带来的噪音，我们对公式(1)两边只取虚数部分。
S2：只取虚数部分之后，选取和提离信号垂直的信号，每次测量一个样品的涡流电流信号以及相应的提离信号，算出相应的涡流电流探头阻抗理论值。
S3：公式(2)可以进一步做等效变换：
式中S样品-S空气就是常规的涡流电流电阻率仪器测试的信号。
公式(3)是测量频率、硅晶片厚度以及电阻率的函数，通过高频振荡器的变频测量，测量出一系列不同频率下的电阻率；
S4：利用统计处理方法对所测电阻率进行统计求平均。
(三)有益效果
本发明极大地提高了涡流电流方法测量硅晶片电阻率所适用的厚度范围以及电阻率范围，而且极大地提高了电阻率测量的准确度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明一种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参照图1～2所示，所述测量装置包括：支架4，信号处理器7，高频振荡器1，所述支架4上方设有第一探头2，所述支架1下方设有第二探头3，所述第一探头2和第二探头3分别与所述高频振荡器1连接，还包括驱动机构8，用于调整第一探头2与第二探头3间相互距离，所述驱动机构8与所述第一探头2连接，所述第一探头2和第二探头3分别与所述信号处理器7连接。
所述支架4的上方设有对中装置5，用于调整硅晶片6的位置。
所述第一探头2与所述第二探头3共轴线。
所述信号处理器7具有显示薄层电阻或电阻率的功率，当使硅晶片6插入时应具有电导清零的功能。
所述第一探头和第二探头为一对高频电涡流原理电阻率测量探头。
所述的高频振荡器在优化测量的频率范围内可以变频测量。
所述上下涡流电流探头的相对距离的变化可由驱动机构精确控制到微米量级。
一种电阻率测量方法，所述测量方法包括：
将硅晶片试样平插入所述第一探头2和第二探头3之间的间隙内，与振荡器回路相连接的两个涡流探头之间的交变磁场在硅晶片上感应产生涡流。
调整所述第一探头与硅晶片的距离；
利用确定出的距离因子函数关系式以及硅晶片厚度得到的硅晶片的电阻率，具体算法如下：
在测量的过程中除了按普通程序测量样品的电阻率外，还多测量了一个探头与样品变化距离后的提离涡流电流信号。这两个信号与原来的无样品的信号三者可以组成一个无量纲的数值，这个数值是涡流电流探头相应的三个阻抗理论值的函数。
式中S表示信号，I表示探头的理论阻抗值，下标“样品”表示有样品的值，下标“空气”表示不放样品的值，下标“提离”表示放样品有提离的值。在线性电路系统中，上述f函数在提离范围内是一个线性函数，可以解出理论值，也可以通过标准样品来校准线性系数。本来我们可以不需要提离信号，公式(1)中的分子部分左右也是线性的，转移函数可以通过已知晶片来矫正。但是我们为了测量的更加精确，加入了一个提离信号，使得(1)式两边都无量纲。
为了降低提离效应带来的噪音，我们对公式(1)两边只取虚数部分。
只取虚数部分之后，我们就抛弃了和提离信号平行的信号，只选取了和提离信号垂直的信号，这样就进一步地降低了系统的噪音。每次测量一个样品的涡流电流信号以及相应的提离信号，我们就可以算出相应的涡流电流探头阻抗理论值。这个阻抗理论值可以用来很方便地反推晶片的电阻率。在公式(1)和(2)中涡流探头阻抗理论值在离开共振频率以下较远的频率我们完成了解析公式相关的软件(包括反推算法软件)，本发明人已经完成并且测试过。
公式(2)可以进一步做等效变换：
从该公式我们可以清晰地看到，式中S样品-S空气就是常规的涡流电流电阻率仪器测试的信号。我们的系统在此基础上按完全一样的程序再加测了一个信号S提高-S空气，再通过合适的信号处理方式，我们极大地提高了涡流电流对硅晶片电阻率的无损检测准确度。
公式(3)是测量频率、硅晶片厚度以及电阻率的函数，通过权利要求(6)中的高频振荡器的变频测量，我们可以测量出一系列不同频率下的电阻率，因为电阻率不随频率变化，所以我们可以利用普通的统计处理方法来对所测电阻率进行统计求平均，从而更进一步地提高了测量的准确度。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (4)

1.一种硅晶片电阻率测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：支架，信号处理器，高频振荡器，所述支架上方设有第一探头，所述支架下方设有第二探头，所述第一探头和第二探头分别与所述高频振荡器连接，还包括驱动机构，用于调整第一探头与第二探头间相互距离，所述驱动机构与所述第一探头或第二探头连接，所述第一探头和第二探头分别与所述信号处理器连接，所述支架的上方设有对中装置，用于调整硅晶片的位置，所述第一探头与所述第二探头共轴，所述信号处理器具有显示薄层电阻或电阻率的功率，当使硅晶片插入时应具有电导清零的功能，所述第一探头和第二探头为一对涡流探头，所述探头的相对距离的变化可由驱动机构精确控制到微米量级，所述的高频振荡器在优化测量的频率范围内可以变频测量。
2.基于权利要求1所述的测量装置的一种电阻率测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：
将硅晶片试样平插入所述第一探头和第二探头之间的间隙内，与高频振荡器回路相连接的两个涡流探头之间的交变磁场在硅晶片上感应产生涡流；
调整所述第一探头与所述硅晶片的距离；
利用确定出的距离因子函数关系式以及硅晶片厚度得到的硅晶片的电阻率。
3.如权利要求2所述的电阻率测量方法，其特征在于，在测量的过程中除了按普通程序测量样品的电阻率外，还多测量了一个探头与样品变化距离后的提离涡流电流信号，这两个信号与原来的无样品的信号三者组成一个无量纲的数值，这个数值是涡流探头相应的三个阻抗理论值的函数：
式中s表示信号，I表示探头的理论阻抗值，下标“样品”表示有样品的值，下标“空气”表示不放样品的值，下标“提离”表示放样品有提离的值。
4.如权利要求2所述测量方法，其特征在于，还包括一种涡流电流信号降噪方法，所述降噪方法包括：
S1：为了降低提离效应带来的噪音，我们对公式(1)两边只取虚数部分：
S2：只取虚数部分之后，选取和提离信号垂直的信号，每次测量一个样品的涡流电流信号以及相应的提离信号，算出相应的涡流电流探头阻抗理论值；
S3：公式(2)可以进一步做等效变换：
式中S样品-S空气就是常规的涡流电流电阻率仪器测试的信号；
公式(3)是测量频率、硅晶片厚度以及电阻率的函数，通过高频振荡器的变频测量，测量出一系列不同频率下的电阻率；
S4：利用统计处理方法对所测电阻率进行统计求平均。
CN201310291891.6A 2013-07-12 2013-07-12 硅晶片电阻率测量装置及方法 Active CN104280616B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310291891.6A CN104280616B (zh) 2013-07-12 2013-07-12 硅晶片电阻率测量装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310291891.6A CN104280616B (zh) 2013-07-12 2013-07-12 硅晶片电阻率测量装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104280616A CN104280616A (zh) 2015-01-14
CN104280616B true CN104280616B (zh) 2017-03-22

Family

ID=52255691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310291891.6A Active CN104280616B (zh) 2013-07-12 2013-07-12 硅晶片电阻率测量装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104280616B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105044463B (zh) * 2015-06-29 2018-01-02 上海大学 在线式电阻率测试系统
CN105319444B (zh) * 2015-11-27 2017-12-05 爱德森（厦门）电子有限公司 一种导电材料电导率均匀程度评估方法
CN105527497A (zh) * 2016-01-15 2016-04-27 四川华索自动化信息工程有限公司 一种炭阳极电阻率分布测量装置及其测量方法
CN107026097B (zh) * 2016-02-02 2020-03-20 沈阳硅基科技有限公司 一种非接触无损伤的测量外延soi外延层电阻率的方法
CN106950279A (zh) * 2017-04-05 2017-07-14 北京工业大学 一种硅太阳能电池缺陷的涡流扫查系统
JP6878188B2 (ja) * 2017-07-26 2021-05-26 グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 シリコンウェーハの抵抗率測定方法
CN114236241A (zh) * 2022-02-25 2022-03-25 深圳市华盛源机电有限公司 一种可以自动同时检测散热器导电孔电导率的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001274211A (ja) * 2000-03-27 2001-10-05 Shin Etsu Handotai Co Ltd 抵抗率測定方法
CN201166564Y (zh) * 2008-01-17 2008-12-17 上海星纳电子科技有限公司 太阳能晶片无接触式测试系统
CN201844980U (zh) * 2010-08-31 2011-05-25 常州视觉龙机电设备有限公司 太阳能硅片的自动检测系统
JP2012253147A (ja) * 2011-06-01 2012-12-20 Hitachi Kokusai Denki Engineering:Kk 抵抗率測定方法
CN203455409U (zh) * 2013-07-12 2014-02-26 苏州博昇科技有限公司 硅晶片电阻率测量装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001274211A (ja) * 2000-03-27 2001-10-05 Shin Etsu Handotai Co Ltd 抵抗率測定方法
CN201166564Y (zh) * 2008-01-17 2008-12-17 上海星纳电子科技有限公司 太阳能晶片无接触式测试系统
CN201844980U (zh) * 2010-08-31 2011-05-25 常州视觉龙机电设备有限公司 太阳能硅片的自动检测系统
JP2012253147A (ja) * 2011-06-01 2012-12-20 Hitachi Kokusai Denki Engineering:Kk 抵抗率測定方法
CN203455409U (zh) * 2013-07-12 2014-02-26 苏州博昇科技有限公司 硅晶片电阻率测量装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
非接触半绝缘SiC电阻率测试;吴华等;《半导体技术》;20100531;第35卷(第5期);第462-464页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104280616A (zh) 2015-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104280616B (zh) 硅晶片电阻率测量装置及方法
CN101788260B (zh) 一种金属薄膜厚度的电涡流测量方法
CN106289563B (zh) 温度检测方法、系统及装置
Espina-Hernandez et al. Rapid estimation of artificial near-side crack dimensions in aluminium using a GMR-based eddy current sensor
CN101799436A (zh) 基于相位检测的土壤水分、电导率测量仪及其测量方法
CN201166564Y (zh) 太阳能晶片无接触式测试系统
CN107153104A (zh) 一种通过卷烟机运行参数表征烟丝填充值的方法
CN102049732A (zh) 一种硅片边缘膜厚测量方法
CN202599330U (zh) 无接触硅片测量装置
CN100533134C (zh) 一种检测谷物含水率的方法及其装置
Xu et al. Multiple parameters׳ estimation in horizontal well logging using a conductance-probe array
CN106370932A (zh) 基于伪测量值法的薄层硅片电阻率检测方法及系统
Zhao et al. Measurement of water-to-liquid ratio of oil-water-gas three-phase flow using microwave time series method
CN105636328B (zh) 一种基于驻极体的等离子体密度测量系统及其测量方法
CN205826750U (zh) 一种变温下测量导体常温电阻率及电阻温度系数的装置
CN203455409U (zh) 硅晶片电阻率测量装置
CN206773072U (zh) 一种非接触测试半绝缘半导体电阻率的装置
CN109557166A (zh) 一种差分式的磁记忆检测探头装置
CN103033734B (zh) 基于非接触式霍尔效应测量石墨烯载流子迁移率的方法
CN108051648A (zh) 一种基于直流电位和涡流检测法的材料电磁属性测量方法
Ardekani et al. Extrapolation of calibration curve of hot-wire spirometer using a novel neural network based approach
Wang et al. SVM-based multisensor data fusion for phase concentration measurement in biomass-coal co-combustion
CN109387456B (zh) 一种原油密度测量方法
CN106932467A (zh) 一种蒸汽发生器传热管管板缝隙区涡流精准测量方法
Sun et al. Planar Electrical Capacitance Tomography with Hexagonal Sensor

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
DD01 Delivery of document by public notice

Addressee: Suzhou Bo Sheng Technology Co., Ltd. patent Manager

Document name: the First Notification of an Office Action

DD01 Delivery of document by public notice

Addressee: Huang Bin

Document name: Notification of Passing Examination on Formalities

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant