一种适用于硅片和硅锭的电导率测试仪的制作方法

1.本实用新型属于半导体材料性能参数测试技术领域，具体涉及一种适用于硅片和硅锭的电导率测试仪。


背景技术：

2.在半导体材料生产过程中，终端产品的性能依赖于半导体材料的性能，为了确保测量过程的动作不影响终端产品的品质，半导体材料性能的测量大多采用非接触测量方法，非接触测量方法是非破坏性的，不会对半导体材料引入新的缺陷，大大提高了产品的成品率。非接触测量方法从测量原理上可以分为电磁感应法、静电感应法和微波法等，非接触测量方法可测量得到的参数包括半导体材料的电导率、迁移率、载流子浓度和寿命等。
3.其中，半导体材料的电导率是半导体材料的一项基本参数，通常采用电磁感应法来测量，在电磁线圈中导入特定频率的交变电流时，电磁线圈产生磁场，磁力线穿过硅片或硅锭时，会在半导体材料的表面感应出漩涡状电流，此电流即为涡流，半导体材料中的涡流又产生自己的磁场反作用于电磁线圈产生的磁场，电磁线圈产生的磁场与涡流产生的磁场叠加，在测试电磁线圈中感应出相应的交变电流，通过测量此交变电流的大小即可测得半导体材料表面的电导率，在测试时，需要尽可能保证叠加磁场产生的磁力线完整地通过测试电磁线圈，减小漏磁，才能提高测量的准确度。对于硅片和硅锭这两种常用的两种半导体材料，硅片的厚度通常小于1mm，硅锭的厚度通常为10mm以上，在对硅片进行电导率测试时，应确保主动电磁线圈和被动电磁线圈尽可能靠近硅片上下表面，可以使得叠加磁场的磁力线完全通过被动电磁线圈，从而测试得到硅片的电导率；而对于硅锭，厚度较厚，无法实现在硅锭两侧分别放置主动电磁线圈和被动电磁线圈，并保证磁力线完全通过被动电磁线圈，因此不能使用测试硅片电导率的测试仪来测试硅锭的电导率。
4.现有技术中，在实际测试过程中，硅片和硅锭的厚度不是确定的，为了同时满足两种类型样品的测试，需要配置两台测试仪器，分别进行测量，因此操作十分不便。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种适用于硅片和硅锭的电导率测试仪，以解决背景技术中提出的技术问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型公开了一种适用于硅片和硅锭的电导率测试仪，包括基板、工作台和龙门框架，龙门框架包括设于基板上方的立柱及设于立柱顶部的横梁；在立柱上设有显示屏，在横梁的侧面上设有升降气缸，升降气缸的活塞杆竖直设置，在活塞杆的端部分别设有第一电磁测试探头和激光位移传感器；工作台设于基板上方，且位于横梁的下方，工作台的上表面中心位置处开设有凹槽，在凹槽内设有第二电磁测试探头；第一电磁测试探头位于第二电磁测试探头的正上方，第一电磁测试探头内设有主动线圈和上被动线圈，主动线圈位于上被动线圈的正下方，第二电磁测试探头内设有下被动线圈；所述适用于硅片和硅锭的电导率测试仪还包括控制柜，控制柜分别与升降气缸、显示屏、第一电磁
测试探头、第二电磁测试探头和激光位移传感器电气连接。
7.进一步地，在工作台的内部开设有l型折弯孔，l型折弯孔为通孔，l型折弯孔的一端位于工作台的上表面，另一端位于工作台的侧面，l型折弯孔为螺纹孔，l型折弯孔中位于工作台侧面的一端内部螺纹连接有气嘴，气嘴通过气管连接外部抽气机。
8.进一步地，所述l型折弯孔的数量为≧2，围绕工作台均匀分布。
9.进一步地，所述第一电磁测试探头内，主动线圈和上被动线圈之间的距离大于0且小于等于1mm。
10.进一步地，所述第二电磁测试探头内的下被动线圈上表面与凹槽上表面之间的距离大于0且小于等于1mm。
11.进一步地，在基板下方设有支架，基板通过支架立于地面上。
12.进一步地，在活塞杆的端部设有安装板，第一电磁测试探头和激光位移传感器并排安装在安装板的下表面上。
13.本实用新型的适用于硅片和硅锭的电导率测试仪的工作原理为：首先选取已知电导率的硅片或硅锭作为标准样品，绘制感应电流-电导率的标准曲线，备用。
14.然后待测样品置于工作台上，激光位移传感器测量待测样品的厚度，当测量出厚度小于1mm时，判定为硅片，此时向主动线圈内导入交变电流，断开上被动线圈，读取下被动线圈中的感应电流，可获取待测硅片的电导率信息；当厚度大于1mm时，判定为硅锭，此时向主动线圈内导入交变电流，断开下被动线圈，读取上被动线圈中的感应电流，可获取待测硅锭的电导率信息。
15.与现有技术相比，本实用新型的适用于硅片和硅锭的电导率测试仪具有如下优点：
16.(1)本实用新型的适用于硅片和硅锭的电导率测试仪中设置有激光位移传感器，可自动测量待测样品的厚度并判定为硅片或硅锭，然后结合第一电磁测试探头和第二电磁测试探头内线圈的电流导通及断开情况，选择不同的工作模式，可同时适用于硅片和硅锭的电导率测试，操作方便，功能多样。
17.(2)本实用新型的适用于硅片和硅锭的电导率测试仪中，限定主动线圈、上被动线圈、待测样品及下被动线圈之间的间距，可确保测试过程中主动线圈产生的磁力线能够完全穿过上被动线圈或下被动线圈中，提高了测试的精确度。
18.(3)本实用新型的适用于硅片和硅锭的电导率测试仪结构简单、生产成本低且操作使用方便。
附图说明
19.图1：实施例1中适用于硅片和硅锭的电导率测试仪的结构示意图。
20.图2：实施例1中工作台的局部剖视结构示意图。
21.图3：实施例1中第一电磁测试探头的内部结构示意图。
22.图4：实施例1中第二电磁测试探头的内部结构示意图。
23.图5：实施例1中进行对硅片进行电导率测试时的结构示意图。
24.图6：实施例1中进行对硅锭进行电导率测试时的结构示意图。
25.其中：1、基板；2、工作台；3、龙门框架；31、立柱；32、横梁；33、显示屏；4、支架；5、升
降气缸；51、活塞杆；52、安装板；6、第一电磁测试探头；7、激光位移传感器；21、凹槽；8、第二电磁测试探头；22、l型折弯孔；23、气嘴；71、主动线圈；72、上被动线圈；81、下被动线圈；9、控制柜；10、待测样品；11、硅片；12、硅锭。
具体实施方式
26.下面通过具体实施例进行详细阐述，说明本实用新型的技术方案。
27.实施例1
28.一种适用于硅片和硅锭的电导率测试仪，包括基板1、工作台2和龙门框架3；基板1下方设有支架4，基板1通过支架4立于地面上。龙门框架3包括固定设于基板1上方的立柱31和固定设于立柱31顶部的横梁32，在立柱31上固定设有显示屏33。在横梁32的侧面上固定设有升降气缸5，升降气缸5的活塞杆51竖直设置，在活塞杆51的端部固定设有安装板52，安装板52的下表面并排安装有第一电磁测试探头6和激光位移传感器7。工作台2通过紧固螺栓固定设于基板1上方，在工作台2的上表面中心位置处开设有凹槽21，在凹槽21内设有第二电磁测试探头8。第一电磁测试探头6位于第二电磁测试探头8的正上方。
29.在工作台2的内部开设有6个l型折弯孔22，l型折弯孔22为通孔，l型折弯孔22的一端位于工作台2的上表面，另一端位于工作台2的侧面，l型折弯孔22为螺纹孔，l型折弯孔22中位于工作台2侧面的一端内部螺纹连接有气嘴23，气嘴23通过气管连接外部抽气机，6个l型折弯孔22围绕工作台2均匀分布。
30.第一电磁测试探头6内设有叠加式电磁线圈，叠加式电磁线圈包括主动线圈71和上被动线圈72，主动线圈71和上被动线圈72的尺寸和结构均相同，主动线圈71位于上被动线圈72的正下方，主动线圈71和上被动线圈72之间的距离大于0且小于等于1mm。
31.第二电磁测试探头8内设有单线圈，单线圈为下被动线圈81，下被动线圈81与主动线圈71和上被动线圈72的尺寸和结构均相同，下被动线圈81上表面与凹槽21上表面之间的距离大于0且小于等于1mm。
32.在基板1下方的地面上设有控制柜9，控制柜9分别与升降气缸5、显示屏33、第一电磁测试探头6、第二电磁测试探头8和激光位移传感器7电气连接；控制柜9控制升降气缸5、第一电磁测试探头6、第二电磁测试探头8和激光位移传感器7的工作过程，并在显示屏33上显示出工作过程和测量结果信息。为了保持附图的简洁清晰，各附图中均省去电气连接线的排布。
33.第一电磁测试探头6和第二电磁测试探头8的工作范围在激光位移传感器7的工作范围内。激光位移传感器7可测量待测样品10的厚度，以及第一电磁测试探头6与待测样品11上表面的高度和第二电磁测试探头8与待测样品10上表面的高度。
34.该实施例1中的适用于硅片和硅锭的电导率测试仪在使用时，工作步骤如下：
35.(1)首先将待测样品10置于工作台2上，打开外部抽气机，抽气机通过气管和气嘴23对l型折弯孔22进行抽气，进而在工作台2上表面形成局部真空状态，可将待测样品10牢牢地吸附在工作台2上表面上，防止测试过程中待测样品10发生位置偏移；
36.(2)升降气缸5的活塞杆51向下移动，带动激光位移传感器7的位置下移，激光位移传感器7采用光反射原理，测量出待测样品10的厚度；
37.(3)如果测量得到的样品厚度小于1mm，则判定为硅片11，此时控制升降气缸5的活
塞杆51的上下运动，使主动线圈71下表面与硅片11上表面之间的距离为大于0且小于等于1mm，然后向主动线圈71内导入交变电流，断开上被动线圈72，控制柜9读取下被动线圈81中产生的感应电流，即可获取待测硅片11的电导率信息，并在显示屏33上显示；
38.(4)如果测量得到的样品厚度大于1mm，则判定为硅锭，同样控制升降气缸5的活塞杆51的上下运动，使主动线圈71下表面与硅片11上表面之间的距离为大于0且小于等于1mm，此时向主动线圈71内导入交变电流，断开下被动线圈81，控制柜9读取上被动线圈72中产生的感应电流，即可获取待测硅锭内的电导率信息，并在显示屏33上显示；
39.(5)测量完成后，关闭外部抽气机，从工作台2上取下测量后的样品，根据测量结果区分良品和不良品，将测量后的样品分类存放。
40.上述步骤(4)中，测试厚度小于1mm的硅片11的电导率信息时，主动线圈71中导入特定频率的交变电流后，会在主动线圈71中产生磁场，磁场穿过硅片11后通过下被动线圈81，确保主动线圈71下表面与硅片11上表面之间的距离为大于0且小于等于1mm，以及下被动线圈81上表面与硅片11下表面之间的距离为大于0且小于等于1mm，可保证主动线圈71产生的磁场的磁力线能够完全穿过下被动线圈81，因此能够测量得到更准确的硅片11的电导率信息。
41.上述步骤(5)中，测试厚度大于1mm的硅锭的电导率信息时，主动线圈71和上被动线圈72导通，且主动线圈71和上被动线圈72均位于硅片11的上方(即同侧)，此时主动线圈71和上被动线圈72之间的距离大于0且小于等于1mm，以及主动线圈71下表面与硅片11上表面之间的距离为大于0且小于等于1mm，此时主动线圈71产生的磁场的磁力线经硅锭反射后，能够完全穿过上被动线圈72，因此同样能够测量得到更准确的硅锭的电导率信息。
42.该实施例1中，在对待测样品10的电导率进行测试前，首先设定导入主动线圈71中交变电流的频率和幅值，将已知电导率值的硅片11或硅锭样品作为标准片，通过测试下被动线圈81或上被动线圈72中交变电流的幅值，可获得感应电流-电导率的标准曲线，该标准曲线可作为测试其它硅片11或硅锭12样品电导率的依据，具体为：将待测样品10的感应电流代入该标准曲线中，即可得到实际的电导率。
43.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的设计构思之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。