[實用新型]對薄層材料進行無損測量的方塊電阻測試儀

有效

• 申請號: 201320589025.0
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN203479907U
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 王昕;茍永江;龔紅玉
• 申請（專利權）人: 廣州市昆德科技有限公司
• 主分類號: G01R27/14
• 分類號: G01R27/14;G01R1/073
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉

技術領域

本實用新型涉及方塊電阻測試儀研究領域，特別涉及一種對薄層材料進行無損測量的方塊電阻測試儀。

背景技術

涂層與薄膜材料主要是指由擴散層、外延、離子注入、化學氣相或其他淀積工藝在硅襯底上形成的薄層材料，方塊電阻（又稱面電阻）是研制、生產薄層材料過程中必須測量的重要參數。目前國內外常用的薄層材料方塊電阻測試方法是四探針法，其測試裝置一般由四探針頭、測試架、主機、測量控制系統組成。其中測試架包括樣品臺、懸臂，四探針頭固定在懸臂上，可在懸臂上升降，探頭的中心軸線與樣品臺中心對中，主機設置在測試架的一側，包括箱體以及設置在箱體內部的測試電路，四探針頭與測試電路相連，測試電路包括電源電路、恒流源電路。四探測頭還與測量控制系統中的電壓檢測電路相連。測試原理是：薄層材料放置在測試架平臺上，四探針頭的四根等距探針豎直的排成一排，施加適當的壓力使其與被測樣品表面形成歐姆連接，用恒流源給兩個外探針（1、4探針）通一小電流，電壓檢測電路測量內側兩探針（2、3探針）間的電壓，測量控制系統中的處理模塊通過內部的轉換電路將電壓信號換算成方塊電阻值，然后進行顯示。

但現有的薄層材料方塊電阻測試設備，1、4電流探針兩端電壓往往過大，且缺少測量保護裝置，很容易發生電擊穿現象，對薄層材料造成電氣損傷；另外，探針頭的探針曲率半徑一般做得過小，接觸壓力也過大，會對薄層材料造成壓穿或壓裂的機械損傷。

因此，需要一種測試電壓可調、探針頭又有恰當曲率半徑和壓力的針對薄層材料進行測量的方塊電阻測試儀。

實用新型內容

本實用新型的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種對薄層材料進行無損測量的方塊電阻測試儀，該測試儀在測試時對薄層材料無電氣和機械損傷，從而能廣泛應用于測量各種新型薄層材料。

本實用新型的目的通過以下的技術方案實現：對薄層材料進行無損測量的方塊電阻測試儀，包括四探針頭、測試架、主機、測量控制系統，主機內包括恒流源電路和電源電路，方塊電阻測試儀還包括測試電壓調節器，測試電壓調節器設置在電源電路和四探針頭之間，用于在測試開始前調節四探針頭中兩個外探針之間的測試電壓。通過設置測試電壓調節器，可以預先調節測試電壓，從而確保薄層材料不會因為電壓過高而被電擊穿。

具體的，所述測試電壓調節器包括一電位器，該電位器一端與電源電路相連，另一端與其中一個外探針相連。從而可以根據電阻分壓的原理對兩個外探針之間的測試電壓進行調節。

優選的，所述方塊電阻測試儀還包括恒流源通斷切換開關，恒流源通斷切換開關設置在恒流源電路和四探針頭之間，用于控制在探針針尖完全壓觸在薄層材料表面后才接通恒流源電路。通過設置恒流源通斷切換開關可以避免在通電的狀態下發生探針針尖與薄層材料表面之間的空氣電擊穿打火現象。

優選的，所述主機的箱體上設置有人機交互界面，測試電壓調節器調節旋鈕和恒流源通斷切換開關均設置在該界面上，該界面上還同時設置有顯示屏，顯示屏用于對外顯示當前設置的各部件的參數以及測量結果。

優選的，所述四探針頭為紅寶石四探針頭，通過具有屏蔽功能的四芯電纜線與主機相連。

更進一步的，所述紅寶石四探針頭包括筒體、筒蓋，在筒體和筒蓋所形成的空腔內設置有錐座、探針、螺旋彈簧、彈簧座、導引柱、導引柱座、調壓螺絲、上導引片、下導引片，所述導引柱座安裝在錐座上，導引柱座上固定設置有若干個導引柱，彈簧座上設有若干個導引通孔，導引柱分別穿過此導引通孔，彈簧座可在導引柱上滑動；上導引片和下導引片分別設置于錐座的上下兩端，4根探針分別穿過上導引片和下導引片后與對應螺旋彈簧通過金屬毛細管拼接在一起，每根螺旋彈簧尾部均固定在彈簧座上；筒蓋固定在筒體上，調壓螺絲穿過筒蓋后壓在彈簧座上，旋進旋出以調節螺旋彈簧的壓力。通過調壓螺絲改變彈簧座的位置，可改變每根螺旋彈簧的壓力，從而實現對探針壓力的調節。

更進一步的，所述紅寶石四探針頭的探針為碳化鎢硬質合金探針，針尖曲率半徑在25μm-900μm范圍內，每根探針與每根螺旋彈簧通過毛細管拼接在一起，探針、金屬毛細管與螺旋彈簧構成一個獨立的彈簧探針系統，每個彈簧探針系統的壓力范圍在25-250g之間。

優選的，所述測試電壓調節器的電壓調節范圍在5V-80V內。從而防止1、4探針兩針尖之間的電壓過高，對待測薄層材料產生電擊穿現象，損壞材料。

一種基于上述方塊電阻測試儀的測試方法，包括以下步驟：