【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于等效涡流厚度的硅片电导率检测方法，属于电涡流无损检测领域。
技术介绍
1、集成电路、功率器件和微传感器等半导体器件制造是关乎国民经济和国家安全的基础性、战略性和先导性产业，其发展水平已成为衡量国家科技水平和综合国力的标准。半导体基片是制造半导体器件的基础，近年来随着新能源汽车、高铁、量子通信等领域的快速发展，对于超高压功率器件、深紫外光电子器件、高能射线辐射探测器等高性能半导体器件的需求越来越多。
2、硅片又称硅晶圆片，是半导体和mems行业的基础衬底材料，大多数微电子设备都是建立在硅片之上的。半导体硅片在半导体材料中成本占比最高，是产业链中最关键的半导体材料。在硅片制造过程中，需要将纯度相当高的硅矿放入熔炉中，并加入预先设定好的金属物质，使产生出来的硅晶柱拥有要求的电性特质，接着需要将所有物质融化后再长成单晶的硅晶柱，而硅片在生产制造过程中掺入了杂质原子而具有导电性。硅片中杂质原子掺杂浓度的变化会使其导电性发生改变，具体表现为硅片的电导率发生变化。硅片内部掺杂的不均匀性会影响到二极管的反向饱和电流和反向电压。硅片电导率的均匀性会对晶体管的饱和压降和放大倍数产生影响，还会直接影响到放大电路中晶体管电流的增益效果。测量杂质的分布是半导体材料的基础测量之一，可以决定材料是否合格，掺杂浓度与电导率分布有直接的关系，因此电导率测量的准确性对半导体器件尤其重要。
3、对于硅片等半导体材料电导率的检测，主要的检测方法为四探针法、微波法以及涡流法。四探针法测电导率过程中，需要将给定四个探针一定的压
4、总的来说，传统对于硅片等半导体材料电导率的检测方法具有以下缺点：一、四探针法会使材料表面划伤，无法满足硅片检测过程中无损无接触的要求；二、微波法检测电导率对仪器性能要求高，测量成本非常高；三、传统电导率涡流检测方法对厚度小于四倍渗透深度的试件检测精度不高。
5、这样一来，也就导致本领域技术人员尚不能低成本、准确、高效的获取到厚度小、电导率低的硅片材料的电导率，进而给电导率的应用带来的极大的制约。
技术实现思路
1、本专利技术针对以上问题，提出了一种基于等效涡流厚度的硅片电导率检测方法，通过对传统涡流法的改良，针对于厚度小于涡流检测的四倍渗透深度、且电导率小的硅片材料，可实现简单、高效、准确的电导率测量。
2、本专利技术的技术方案为：按以下步骤进行：
3、步骤1、选取两个厚度相同、电导率不同的硅片电导率检测标定件，记录两个标定件的电导率和厚度，然后采用涡流法测得标定件的阻抗变化量相位；
4、选取标定件时需要使其中一个电导率较小，另一个电导率较大，以使待测电导率的值处在二者之间，即满足σ1≤σt≤σ2，从而保证所获取电导率值的准确性；
5、标定件1的电导率为σ1，厚度为d0，阻抗变化量的相位为
6、标定件2的电导率为σ2，厚度为d0，阻抗变化量的相位为
7、步骤2、基于涡流法检测，建立变压器模型以及等效涡流环路模型，推导出阻抗变化量相位与硅片电导率之间的关系式，得其中a、b为校准系数，σ为硅片电导率，d为硅片厚度；
8、步骤3、将步骤1获取的标定件的电导率、厚度、阻抗变化量相位，输入步骤2得到的关系式中，获取校准系数更新阻抗变化量相位与硅片电导率之间的关系式；
9、步骤4、采用涡流法获取待测硅片的阻抗变化量相位，并结合待测硅片的厚度，运用步骤3更新后的阻抗变化量相位与硅片电导率之间的关系式，即以下公式获取待测硅片电导率：
10、为待测硅片阻抗变化量相位，dt为待测硅片厚度，σt为待测硅片电导率。
11、步骤2具体为：
12、步骤2.1、根据涡流检测的变压器模型以及等效涡流环路模型，推导出线圈阻抗变化量相位、硅片电导率及等效涡流厚度的数学关系表达式；
13、步骤2.2、根据电涡流密度衰减特性，使用电涡流密度的线性衰减替代指数衰减，然后根据等效电流与等效涡流厚度的乘积关系，推导出等效涡流厚度表达式；
14、步骤2.3、将步骤2.2获得的等效涡流厚度带入步骤2.1的数学关系表达式，获得阻抗变化量相位与硅片电导率之间的关系式。
15、涡流法检测的原理如图1、2所示，电涡流线圈，即图2示出的电涡流探头需要放在圆盘状的试件的表面上，从而在试件中形成内径为r1、外径为r2、厚度为h的等效涡流，图1中圆盘状的试件的厚度为d，激励线圈的厚度为hc，其内径为ri，外径为ro；另提离l即为电涡流线圈和试件的间隙，该间隙越小越好。
16、图1中还示出了涡流法检测时的等效变压器模型，其中初级回路的电阻和电感为r0和l0，次级回路的电阻和电感为rx和lx，初级回路和次级回路的互感为m，激励线圈的电压为u，激励电流和感应电流分别为i1和i2。
17、步骤2.1具体包括：
18、步骤2.1.1、构建硅片电导率涡流检测的变压器模型，获得涡流传感器放置在硅片上的阻抗变化量相位，即其中δx和δr分别为线圈电抗和电阻的变化量，ω表示正弦波的角频率，rx和lx分别为等效涡流环的电阻与电感；
19、步骤2.1.2、构建硅片电导率涡流检测的等效涡流环路模型，并将等效涡流环的电阻与电感带入步骤2.1.1的阻抗变化量相位表达式，得到线圈阻抗变化量相位、硅片电导率及等效涡流厚度的数学关系表达式，即其中g为校准系数，σ为硅片电导率，h为等效涡流厚度。
20、步骤2.2具体包括：根据电涡流密度衰减特性，使用电涡流密度的线性衰减替代指数衰减，然后根据等效电流与等效涡流厚度的乘积关系，推导出等效涡流厚度表达式；具体包括：
21、根据硅片电导率检测的等效涡流环路模型，基于归一化涡流密度的衰减特性，使用线性衰减替代归一化涡流密度的指数衰减，引入系数g调整有限厚度硅片的归一化涡流密度衰减速率，得到硅片电导率涡流检测过程中归一化涡流密度的衰减曲线为其中jz和jz0分别表示深度z处的涡流密度和试件表面的涡流密度，δt表示真实渗透深度，δs表示标准渗透深度；根据等效电流与等效涡流厚度的乘积关系推导出等效涡流厚度的表达式其中d为硅片厚度，g为修正系数。
22、步骤2.3具体包括：将步骤2.2获得的等效涡流厚度带入步骤2.1的数学关系表达式，获得阻抗变化量相位与硅片电导率之间的关系式，即：其中a，b为校准系数，σ为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于等效涡流厚度的硅片电导率检测方法，其特征在于，按以下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的一种基于等效涡流厚度的硅片电导率检测方法，其特征在于，步骤2具体为：
3.根据权利要求2所述的一种基于等效涡流厚度的硅片电导率检测方法，其特征在于，步骤2.1具体包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于等效涡流厚度的硅片电导率检测方法，其特征在于，步骤2.2具体包括：根据电涡流密度衰减特性，使用电涡流密度的线性衰减替代指数衰减，然后根据等效电流与等效涡流厚度的乘积关系，推导出等效涡流厚度表达式；具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于等效涡流厚度的硅片电导率检测方法，其特征在于，步骤2.3具体包括：将步骤2.2获得的等效涡流厚度带入步骤2.1的数学关系表达式，获得阻抗变化量相位与硅片电导率之间的关系式，即：其中a，b为校准系数，σ为硅片电导率，d为硅片厚度。
【技术特征摘要】
1.一种基于等效涡流厚度的硅片电导率检测方法，其特征在于，按以下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的一种基于等效涡流厚度的硅片电导率检测方法，其特征在于，步骤2具体为：
3.根据权利要求2所述的一种基于等效涡流厚度的硅片电导率检测方法，其特征在于，步骤2.1具体包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于等效涡流厚度的硅片电导率检测方法，其特征在于，步骤2.2具体包括：根据电...
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