一种半导体电阻率测试仪的制作方法

本实用新型涉及半导体电阻率测试领域，尤其涉及一种半导体电阻率测试仪。

背景技术：

当前半导体和集成电路制造技术飞速发展，许多新半导体以及集成电路研制出来，而半导体以及集成电路的很多参数都与薄层电阻有关，对半导体材料的电阻率检测是不可或缺的关键步骤，因而需要可靠的测量仪器来研究器件的性能。

目前，对于半导体材料电阻率的测试通常采用直流电位差计、光电检流计、标准电阻等仪器构成来完成测试，这种的测试方法是通过调节电位差计上的各档旋钮开关，使得光电检流计的指针复位到零点,从而读出电位差计上的电阻值,这样的测试工作周期长、读数误差较大,从而直接影响所生产的相关产品的性能，而且测试过程中存在较大的数据噪音，引起测试结果精度较低。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种半导体电阻率测试仪，包括：信号发生器，第一低通滤波电路，第二低通滤波电路，第三低通滤波电路，恒流源电路，第一乘法电路，第二乘法电路，第一探头，第二探头，AD转换模块，单片机，显示模块，用于获取检测半导体电阻率指令的按键模块，用于给半导体电阻率测试仪内部元件供电的供电电源以及用于将供电电源输出的电压，进行稳压和变压后传输至各个用电元件的供电电路；

单片机分别与信号发生器输入端，显示模块输入端连接，单片机分别与按键模块输出端和AD转换模块输出端连接；

信号发生器的输出端分别与第一低通滤波电路输入端，第二低通滤波电路输入端和第三低通滤波电路输入端连接；

第一低通滤波电路输出端与第一乘法电路第一输入端连接；

第二低通滤波电路输出端与恒流源电路输入端连接；恒流源电路输出端分别与第一探头和第二探头连接，第一探头还与第一乘法电路第二输入端连接，第一探头将检测数据传输至第一乘法电路；

第二探头还与第二乘法电路第二输入端连接，第二探头将检测数据传输至第二乘法电路；

第三低通滤波电路输出端与第二乘法电路第一输入端连接；

第一乘法电路输出端和第二乘法电路输出端分别与AD转换模块的输入端连接；

信号发生器包括：方波发生电路和正弦波发生电路。

优选地，第一低通滤波电路包括：运放芯片U5，电阻R21，电阻R22，电阻R23，电阻R24，电阻R25，电阻R26，电阻R27，电阻R28，电阻R29，电阻R30，电阻R31，电阻R32，电容C21，电容C22，电容C23，电容C24，电容C25，电容C26，电容C27以及电容C28；

运放芯片U5一脚，二脚分别通过电阻R23连接五脚；运放芯片U5三脚分别与电阻R22第二端和电容C22第二端连接；电容C22第一端，电容C23 第一端，电容C24第一端分别接地，电容C23第二端，电容C24第二端，运放芯片U5四脚接+5v电源，电阻R22第一端分别与电阻R21第二端和电容 C21第一端连接；电阻R21第一端接第一低通滤波电路输入端；电容C21第二端和电阻R24第一端接运放芯片U5七脚；电阻R24第二端通过电阻R25 分别与运放芯片U5六脚和电阻R26第一端连接，电阻R26第二端接地；

运放芯片U5八脚，九脚分别通过电阻R29连接十二脚；运放芯片U5十脚分别与电阻R28第二端，电容C25第一端连接，电容C25第二端，电容 C26第二端，电容C27第二端分别接地，电容C26第一端，电容C27第一端以及运放芯片U5十一脚接-5v电源，电阻R28第一端分别与电阻R27第二端和电容C28第一端连接，电阻R27第一端接第一低通滤波电路输出端；电容 C28第二端，电阻R31第二端分别与运放芯片U5十四脚连接；运放芯片U5 十三脚分别与电阻R30第一端，电阻R32第一端连接；电阻R32第二端接地，电阻R30第二端与电阻R31第一端连接；

电容C22，电容C23，电容C24，电容C25，电容C26，电容C27起到了将信号发生器发出的信号，出现低频时，能够进入运放芯片U5，出现高频时，把高频噪声接至地，降低高频噪声；

运放芯片U5采用LM324。

优选地，方波发生电路包括：方波发生芯片U6，电阻R33，电阻R34，电阻R35，电阻R36，电容C31，电容C32，电容C33，电容C34，电容C35，二极管D1以及二极管D2；

方波发生芯片U6二脚接地，方波发生芯片U6三脚分别与电阻R34第二端，电阻R35第一端连接，电阻R34第一端通过电容C31分别与方波发生电路输入端，电阻R33第一端连接，电阻R33第二端接地；方波发生芯片U6 四脚，电容C32第二端，电容C33第二端接-5v电源，电容C32第一端，电容C33第一端分别接地；方波发生芯片U6七脚，电容C34第一端，电容C35 第一端接+5v电源，电容C34第二端，电容C35第二端分别接地；方波发生芯片U6六脚分别与电阻R36第一端，二极管D1阴极以及二极管D2阳极连接；电阻R36第二端与方波发生电路输出端连接；二极管D1阳极以及二极管 D2阴极分别接地；

电阻R33和电容C31起到对方波发生电路输入端信号的稳压，滤波满足测试半导体电阻率信号的需要；电阻R35，电阻R36，电容C34，电容C35 用于对方波发生电路输出的方波进行去燥，避免跳变满足测试半导体电阻率信号的需要；

方波发生芯片U6采用THS3091。

优选地，正弦波发生电路包括：电阻R41，电阻R42，电阻R43，电阻 R44，电容C41，电容C42，电容C43，电容C44，电容C45，正弦波发生芯片U7；

正弦波发生芯片U7二脚接地，正弦波发生芯片U7三脚分别与电阻R42 第二端，电阻R43第一端，电阻R42第一端与电容C41第二端连接，正弦波发生电路输入端与电容C41第一端连接，以及通过电阻R41接地；正弦波发生芯片U7四脚，电容C42第二端，电容C43第二端分别接-5v电源，电容 C42第一端，电容C43第一端分别接地；正弦波发生芯片U7七脚，电容C44 第一端，电容C45第一端分别接+5v电源，电容C44第二端，电容C45第二端分别接地，电阻R43第二端，电阻R44第一端，正弦波发生芯片U7六脚共同连接，电阻R44第二端接正弦波发生电路输出端；

正弦波发生芯片U7采用THS3091。

优选地，第一乘法电路包括：电阻R11，电阻R12，电阻R13，电容C11，电容C12，电容C13，电容C14，电容C15，乘法电路芯片U4；

乘法电路芯片U4二脚通过电阻R11接地；乘法电路芯片U4三脚，电容 C11第一端，电容C12第一端分别接-5v电源；电容C11第二端，电容C12 第二端分别接地；乘法电路芯片U4七脚接地，乘法电路芯片U4六脚，电容 C14第一端，电容C15第一端分别接+5v电源；电容C14第二端，电容C15 第二端分别接地；乘法电路芯片U4四脚分别与电阻R12第一端，电容C13 第一端，电阻R13第一端连接，电阻R13第二端接地；电阻R12第二端，电容C13第二端，乘法电路芯片U4五脚分别与第一乘法电路第二输入端连接；乘法电路芯片U4一脚接第一乘法电路第一输入端连接；乘法电路芯片U4八脚接第一乘法电路输出端；

乘法电路芯片U4采用AD825。

优选地，恒流源电路包括：恒流源芯片U1，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电容C1，电容C2，电容C3，电容C4，电容C5，电容 C6，电容C7，电容C8，运放芯片U3，电源输出模块U2；

恒流源芯片U1二脚分别与电阻R3第二端，电阻R4第一端连接；电阻 R3第一端接地，电阻R4第二端和电阻R5第一端分别与恒流源芯片U1六脚连接；电阻R5第二端分别与电源输出模块U2一脚和运放芯片U3三脚连接；恒流源芯片U1七脚，电容C4第一端，电容C5第一端分别接+5v电源；电容 C4第二端，电容C5第二端分别接地；恒流源芯片U1三脚分别与电阻R1第二端，电阻R2第一端连接；电阻R1第一端接恒流源电路输入端；

恒流源电路输入端通过供电电路接供电电源；电阻R2第二端分别与运放芯片U3一脚，二脚连接；恒流源芯片U1四脚，电容C1第二端，电容C2第二端，电容C3第一端，电容C6第一端，运放芯片U3四脚分别接-5v电源；电容C3第二端，电容C6第二端分别接地；电容C1第一端，电容C2第一端分别接地；运放芯片U3五脚，电容C7第一端，电容C8第一端分别接+5v 电源；电容C7第二端，电容C8第二端分别接地；

恒流源芯片U1采用THS3091；运放芯片U3采用OPA690。

优选地，AD转换模块采用AD7705AD转换器；

第一乘法电路和第二乘法电路均采用MC1496；

信号发生器采用型号81180A，参数：双通道，4.2GHz采样率，12bit合成精度；负载为50欧姆时，输出电压峰峰值2V；根据内存数据合成任意波形；基本函数发生功能；相位，延迟可调。

从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：

在测试时，由于探头获取的测试信号微弱,半导体电阻率测试仪为提高精度测试仪恒流源电路对测试信号进行了运放，而且将测试信号和信号发生器发送至乘法电路的信号进行补偿算法，对测试信号进行调制，降噪，滤波等形式，进行处理，修正,提高了测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为半导体电阻率测试仪的整体示意图；

图2为第一低通滤波电路实施例电路图；

图3为方波发生电路实施例电路图；

图4为正弦波发生电路实施例电路图；

图5为第一乘法电路实施例电路图；

图6为恒流源电路实施例电路图。

具体实施方式

为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

本实用新型提供了一种半导体电阻率测试仪，如图1所示，包括：信号发生器1，第一低通滤波电路2，第二低通滤波电路3，第三低通滤波电路4，恒流源电路5，第一乘法电路6，第二乘法电路7，第一探头8，第二探头9， AD转换模块10，单片机11，显示模块12，用于获取检测半导体电阻率指令的按键模块13，用于给半导体电阻率测试仪内部元件供电的供电电源以及用于将供电电源输出的电压，进行稳压和变压后传输至各个用电元件的供电电路；

单片机11分别与信号发生器1输入端，显示模块12输入端连接，单片机11分别与按键模块13输出端和AD转换模块10输出端连接；

信号发生器1的输出端分别与第一低通滤波电路2输入端，第二低通滤波电路3输入端和第三低通滤波电路4输入端连接；

第一低通滤波电路2输出端与第一乘法电路6第一输入端连接；

第二低通滤波电路3输出端与恒流源电路5输入端连接；恒流源电路5 输出端分别与第一探头8和第二探头9连接，第一探头8还与第一乘法电路6 第二输入端连接，第一探头8将检测数据传输至第一乘法电路6；第二探头9 还与第二乘法电路7第二输入端连接，第二探头9将检测数据传输至第二乘法电路7；第三低通滤波电路4输出端与第二乘法电路7第一输入端连接；第一乘法电路6输出端和第二乘法电路7输出端分别与AD转换模块10的输入端连接；

信号发生器1包括：方波发生电路和正弦波发生电路。

信号发生器1可以根据测试半导体电阻率的需要输出方波或正弦波。当然选择方式可以通过按键模块13来设置，按键模块13可以包括半导体电阻率测试仪的启停，半导体电阻率测试仪电源的开关，半导体电阻率测试仪参数量程的选择等等。按键模块13为概括性的特征，可以包括半导体电阻率测试仪本领域技术人员在工作中需要的按键。

在测试时，由于探头获取的测试信号微弱,半导体电阻率测试仪为提高精度测试仪恒流源电路对测试信号进行了运放，而且将测试信号和信号发生器发送至乘法电路的信号进行补偿算法，对测试信号进行调制，降噪，滤波等形式，进行处理，修正,提高了测量精度。

本实施例中，如图2所示，第一低通滤波电路2包括：运放芯片U5，电阻R21，电阻R22，电阻R23，电阻R24，电阻R25，电阻R26，电阻R27，电阻R28，电阻R29，电阻R30，电阻R31，电阻R32，电容C21，电容C22，电容C23，电容C24，电容C25，电容C26，电容C27以及电容C28；

运放芯片U5一脚，二脚分别通过电阻R23连接五脚；运放芯片U5三脚分别与电阻R22第二端和电容C22第二端连接；电容C22第一端，电容C23 第一端，电容C24第一端分别接地，电容C23第二端，电容C24第二端，运放芯片U5四脚接+5v电源，电阻R22第一端分别与电阻R21第二端和电容 C21第一端连接；电阻R21第一端接第一低通滤波电路2输入端；电容C21 第二端和电阻R24第一端接运放芯片U5七脚；电阻R24第二端通过电阻R25 分别与运放芯片U5六脚和电阻R26第一端连接，电阻R26第二端接地；

运放芯片U5八脚，九脚分别通过电阻R29连接十二脚；运放芯片U5十脚分别与电阻R28第二端，电容C25第一端连接，电容C25第二端，电容 C26第二端，电容C27第二端分别接地，电容C26第一端，电容C27第一端以及运放芯片U5十一脚接-5v电源，电阻R28第一端分别与电阻R27第二端和电容C28第一端连接，电阻R27第一端接第一低通滤波电路2输出端；电容C28第二端，电阻R31第二端分别与运放芯片U5十四脚连接；运放芯片 U5十三脚分别与电阻R30第一端，电阻R32第一端连接；电阻R32第二端接地，电阻R30第二端与电阻R31第一端连接；

电容C22，电容C23，电容C24，电容C25，电容C26，电容C27起到了将信号发生器1发出的信号，出现低频时，能够进入运放芯片U5，出现高频时，把高频噪声接至地，降低高频噪声；运放芯片U5采用LM324。电阻R21，电阻R22，电阻R27，电阻R28起到了稳压限流的作用。

第二低通滤波电路3和第三低通滤波电路4的电路形式与第一低通滤波电路2相同。

本实施例中，如图3所示，方波发生电路包括：方波发生芯片U6，电阻 R33，电阻R34，电阻R35，电阻R36，电容C31，电容C32，电容C33，电容C34，电容C35，二极管D1以及二极管D2；

方波发生芯片U6二脚接地，方波发生芯片U6三脚分别与电阻R34第二端，电阻R35第一端连接，电阻R34第一端通过电容C31分别与方波发生电路输入端，电阻R33第一端连接，电阻R33第二端接地；方波发生芯片U6 四脚，电容C32第二端，电容C33第二端接-5v电源，电容C32第一端，电容C33第一端分别接地；方波发生芯片U6七脚，电容C34第一端，电容C35 第一端接+5v电源，电容C34第二端，电容C35第二端分别接地；方波发生芯片U6六脚分别与电阻R36第一端，二极管D1阴极以及二极管D2阳极连接；电阻R36第二端与方波发生电路输出端连接；二极管D1阳极以及二极管 D2阴极分别接地；

电阻R33和电容C31起到对方波发生电路输入端信号的稳压，滤波满足测试半导体电阻率信号的需要；电阻R35，电阻R36，电容C34，电容C35 用于对方波发生电路输出的方波进行去燥，避免跳变满足测试半导体电阻率信号的需要；方波发生芯片U6采用THS3091。

如图4所示，正弦波发生电路包括：电阻R41，电阻R42，电阻R43，电阻R44，电容C41，电容C42，电容C43，电容C44，电容C45，正弦波发生芯片U7；

正弦波发生芯片U7二脚接地，正弦波发生芯片U7三脚分别与电阻R42 第二端，电阻R43第一端，电阻R42第一端与电容C41第二端连接，正弦波发生电路输入端与电容C41第一端连接，以及通过电阻R41接地；正弦波发生芯片U7四脚，电容C42第二端，电容C43第二端分别接-5v电源，电容 C42第一端，电容C43第一端分别接地；正弦波发生芯片U7七脚，电容C44 第一端，电容C45第一端分别接+5v电源，电容C44第二端，电容C45第二端分别接地，电阻R43第二端，电阻R44第一端，正弦波发生芯片U7六脚共同连接，电阻R44第二端接正弦波发生电路输出端；正弦波发生芯片U7 采用THS3091。

本实施例中，所述的正弦波发生电路，方波发生电路与本领域惯用的正弦波发生电路，方波发生电路不同，其中电阻R33和电容C31起到对方波发生电路输入端信号的稳压，滤波满足测试半导体电阻率信号的需要，既可以根据针对测试电阻率的需要而设置。电阻R35，电阻R36，电容C34，电容 C35用于对方波发生电路输出的方波进行去燥，避免跳变满足测试半导体电阻率信号的需要；当然信号发生器1不仅仅包括方波发生电路和正弦波发生电路，还包括与方波发生电路和正弦波发生电路相配套的电路芯片。

同样正弦波发生电路也是根据半导体电阻率测试仪的自身特点所设置。

本实施例中，如图5所示，第一乘法电路6包括：电阻R11，电阻R12，电阻R13，电容C11，电容C12，电容C13，电容C14，电容C15，乘法电路芯片U4；

乘法电路芯片U4二脚通过电阻R11接地；乘法电路芯片U4三脚，电容 C11第一端，电容C12第一端分别接-5v电源；电容C11第二端，电容C12 第二端分别接地；乘法电路芯片U4七脚接地，乘法电路芯片U4六脚，电容 C14第一端，电容C15第一端分别接+5v电源；电容C14第二端，电容C15 第二端分别接地；乘法电路芯片U4四脚分别与电阻R12第一端，电容C13 第一端，电阻R13第一端连接，电阻R13第二端接地；电阻R12第二端，电容C13第二端，乘法电路芯片U4五脚分别与第一乘法电路第二输入端连接；乘法电路芯片U4一脚接第一乘法电路第一输入端连接；乘法电路芯片U4八脚接第一乘法电路输出端；乘法电路芯片U4采用AD825。

电阻R11和R13抑制载波漏信号；R12的阻值调整，可以扩展调制乘法电路信号线性范围，R12的阻值增大，可使线性范围增大，可以调节第一乘法电路6的线性范围，降低探头采集信号的失真度。

电阻R11，电阻R12，电阻R13，电容C13保证乘法电路工作在放大状态，对采集的半导体电阻率采集信号进行平衡调节，可以使乘法电路实现抑制载波的振幅调制或有载波的振幅调制。当然第二乘法电路与第一乘法电路6相类似。

本实施例中，如图6所示，恒流源电路5包括：恒流源芯片U1，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电容C1，电容C2，电容C3，电容 C4，电容C5，电容C6，电容C7，电容C8，运放芯片U3，电源输出模块U2；

恒流源芯片U1二脚分别与电阻R3第二端，电阻R4第一端连接；电阻 R3第一端接地，电阻R4第二端和电阻R5第一端分别与恒流源芯片U1六脚连接；电阻R5第二端分别与电源输出模块U2一脚和运放芯片U3三脚连接；恒流源芯片U1七脚，电容C4第一端，电容C5第一端分别接+5v电源；电容 C4第二端，电容C5第二端分别接地；恒流源芯片U1三脚分别与电阻R1第二端，电阻R2第一端连接；电阻R1第一端接恒流源电路输入端；

恒流源电路输入端通过供电电路接供电电源；电阻R2第二端分别与运放芯片U3一脚，二脚连接；恒流源芯片U1四脚，电容C1第二端，电容C2第二端，电容C3第一端，电容C6第一端，运放芯片U3四脚分别接-5v电源；电容C3第二端，电容C6第二端分别接地；电容C1第一端，电容C2第一端分别接地；运放芯片U3五脚，电容C7第一端，电容C8第一端分别接+5v 电源；电容C7第二端，电容C8第二端分别接地；

恒流源芯片U1采用THS3091；运放芯片U3采用OPA690。

恒流源电路对第一探头8，第二探头9提供一个相对较为稳定的电位差进行检测，保持测试电位差恒定。由于运放芯片U3输出功率有限,所以当输出电流较大时偏差会较大，影响检测精确性，电阻R1，电阻R2，电阻R4，电阻R5起到了有效的抑制因输出电流较大时偏差的影响。

本实施例中，AD转换模块10采用AD7705AD转换器；除了采用上述给出的电路形式，第一乘法电路6和第二乘法电路7均还可以采用MC1496；信号发生器1均还可以采用型号81180A，参数：双通道，4.2GHz采样率，12bit 合成精度；负载为50欧姆时，输出电压峰峰值2V；根据内存数据合成任意波形；基本函数发生功能；相位，延迟可调。单片机11采用STM32F103ZET6，或采用AT89S52单片机。

本实施例中，半导体电阻率测试仪还包括与半导体电阻率测试仪相关的壳体，电路板等等相关配件，本实施例的改进方式是基于测试电路中各模块的组合以及电路形式改进，其他如半导体电阻率测试仪壳体部分以及本领域常规部分可以参照常用测试仪来结合使用，达到本实施例的效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等如果存在是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。