本發(fā)明屬于半導(dǎo)體材料測量設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種用于測試半導(dǎo)體薄膜塞貝克系數(shù)的基片及制備和測試方法。

背景技術(shù)：

塞貝克（seebeck）效應(yīng)，又稱作第一熱電效應(yīng)，它是指由兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料構(gòu)成的回路中，由于兩結(jié)點處存在溫度差異而產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象。這種電動勢稱為溫差電動勢，在環(huán)路中流過的電流稱為溫差電流，溫差電動勢與溫差的比值稱為seebeck系數(shù)。

seebeck系數(shù)是半導(dǎo)體熱電材料最為重要的性能參數(shù)之一，精確測量半導(dǎo)體熱電材料的seebeck系數(shù)，對深入研究和開發(fā)新型半導(dǎo)體熱電材料器件具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。

目前商業(yè)化的seebeck系數(shù)測試儀絕大多數(shù)是針對塊體熱電材料設(shè)計的，適用于測試薄膜熱電材料seebeck系數(shù)的設(shè)備極少。主要原因在于薄膜樣品較薄，制樣困難，電極與材料的連接方式對測試結(jié)果的準(zhǔn)確性有顯著影響。根據(jù)文獻(xiàn)報道，薄膜seebeck系數(shù)測試過程中電極與材料連接的方式一般分為兩種：一種是采用導(dǎo)電銀漿粘合；另一種是采用夾具夾持（發(fā)明專利申請?zhí)枺?00810153534.2公開號：cn101413908a）。然而，采用導(dǎo)電銀漿作為電極的樣品，由于銀漿耐受溫度有限，在高溫下會使電極失效，導(dǎo)致測試結(jié)果不準(zhǔn)確；而采用夾持式電極，夾具與材料形成點接觸，一方面易造成待測樣品的損壞，另一方面觸點位置的不同會導(dǎo)致測量重復(fù)性較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于測試半導(dǎo)體薄膜塞貝克系數(shù)的基片及其測試方法，其采用此基片制備的樣品，在測試seebeck系數(shù)時既不會由于高溫而導(dǎo)致引線失效，也不會使探針與被測薄膜直接接觸造成樣品損壞，從根源上解決上述問題，從而推進(jìn)薄膜seebeck系數(shù)測試設(shè)備的商業(yè)化應(yīng)用。

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于測試半導(dǎo)體薄膜塞貝克系數(shù)的基片，包括拋光基底，所述的拋光基底上設(shè)置有絕緣層，其特征在于：所述的絕緣層內(nèi)填充熱電阻電極、熱電阻、測試電極和引線，所述的熱電阻電極分布于熱電阻的兩端，引線平行設(shè)置有若干條，每條引線的一端設(shè)置有測試電極，測試電極從引線的中間引出，測試電極間隔設(shè)置于引線上。

所述的拋光基底為矩形，長度：5-50mm，寬度：2.5-25mm，厚度不超過2mm；采用拋光的硅片、玻璃、石英和陶瓷等材料。

所述的絕緣層的厚度為1-2μm；采用無機絕緣材料或者有機絕緣材料；所述的無機絕緣材料為氧化硅或者氧化鋁；有機絕緣材料為聚四氟乙烯。

所述的熱電阻電極、測試電極和引線厚度均為500nm-1μm，且上表面與絕緣層上表面持平；采用導(dǎo)電性好且耐酸堿腐蝕的金屬，耐酸堿腐蝕的金屬為金、鈦、鉑金。

所述的熱電阻寬度：0.25-2.5mm，厚度500nm-1μm，且上表面與絕緣層上表面持平；采用合金、純金屬或非金屬；合金為鎳鉻、鐵鎳；純金屬為鉬、鎢、鉭；非金屬為石墨、碳化硅。

所述的熱電阻電極為圓形、任意正多邊形，圖形直徑或?qū)蔷€長度尺寸：0.5-5mm，兩個熱電阻電極的中心距為1.5-15mm。

所述的測試電極為圓形、任意正多邊形，圖形直徑或?qū)蔷€長度尺寸：0.25-2.5mm，引線長度：1.5-15mm，線寬：0.1-1mm，相鄰引線間距：0.5-5mm。

所述的一種用于測試半導(dǎo)體薄膜塞貝克系數(shù)的測試方法為：將被測半導(dǎo)體放置于引線上，在兩個熱電阻電極上連接一大電流電源，熱電阻溫度由電源電流大小控制，待熱電阻溫度恒定，探測測溫點之間溫度差，并采集各個測試電極間的電位差，從而獲得被測半導(dǎo)體的seebeck系數(shù)。

所述的被測半導(dǎo)體為薄膜。

所述的一種用于測試半導(dǎo)體薄膜塞貝克系數(shù)的基片的制備方法為：絕緣膜層采用熱蒸發(fā)或磁控濺射沉積于基底上；再將光刻膠旋涂于絕緣膜層之上，旋涂速率為1000-5000轉(zhuǎn)/分，旋涂時間為30-60秒，并在80-100^oc下烘烤10-30分鐘；根據(jù)所設(shè)計的電極以及引線圖形，采用掩膜版在紫外光下對圖形區(qū)域的光刻膠進(jìn)行曝光處理，曝光時間10-15秒，再將曝光后的樣片浸入顯影液中10-15秒，去除圖形區(qū)域內(nèi)曝光部分的光刻膠，之后將樣片置于100-130^oc下進(jìn)行堅膜處理；采用等離子體或化學(xué)濕法刻蝕對堅膜后的樣片進(jìn)行處理，通過對刻蝕速率的控制，將圖形區(qū)域內(nèi)的絕緣層刻蝕到設(shè)計深度；之后采用熱蒸發(fā)或磁控濺射將金屬層沉積到圖形區(qū)域內(nèi)，形成熱電阻電極、熱電阻、測試電極和引線，通過對沉積速率的控制，使金屬層表面與絕緣膜層上表面基本持平；最后將樣品浸入有機溶劑中去除剩余的光刻膠，并將表面拋光，使熱電阻電極、熱電阻、測試電極、引線和絕緣膜層的表面保持在同一平面，完成基片的制備。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下：

1、可實現(xiàn)半導(dǎo)體薄膜seebeck系數(shù)的無損測試；

2、基片集成了加熱單元，溫度可有電流大小控制；

3、采用導(dǎo)電性好且耐酸堿腐蝕的金屬電極和引線可實現(xiàn)基片的重復(fù)使用。

附圖說明

圖1為半導(dǎo)體薄膜seebeck系數(shù)測試基片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的a-a剖視圖；

圖3為圖1的b-b剖視圖；

圖4為半導(dǎo)體薄膜seebeck系數(shù)測試原理圖；

圖5為半導(dǎo)體薄膜seebeck系數(shù)測試基片的制備工藝流程圖。

標(biāo)記說明：1—熱電阻電極，2—熱電阻，3—測試電極，4—引線，5—絕緣層，6—基底。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參加圖1—圖3：一種用于測試半導(dǎo)體薄膜塞貝克系數(shù)的基片，包括拋光基底6，所述的拋光基底6上設(shè)置有絕緣層5，所述的絕緣層5內(nèi)填充熱電阻電極1、熱電阻2、測試電極3和引線4，所述的熱電阻電極1分布于熱電阻2的兩端，引線4平行設(shè)置有若干條，每條引線4的一端設(shè)置有測試電極3，測試電極3從引線4的中間引出，測試電極3間隔設(shè)置于引線4上。

所述的拋光基底6為矩形，長度：5-50mm，寬度：2.5-25mm，厚度不超過2mm；采用拋光的硅片、玻璃、石英和陶瓷等材料。

所述的絕緣層5的厚度為1-2μm；采用無機絕緣材料或者有機絕緣材料；所述的無機絕緣材料為氧化硅或者氧化鋁；有機絕緣材料為聚四氟乙烯。

所述的熱電阻電極1、測試電極3和引線4厚度均為500nm-1μm，且上表面與絕緣層5上表面持平；采用導(dǎo)電性好且耐酸堿腐蝕的金屬，耐酸堿腐蝕的金屬為金、鈦、鉑金。

所述的熱電阻2寬度：0.25-2.5mm，厚度500nm-1μm，且上表面與絕緣層上表面持平；采用合金、純金屬或非金屬；合金為鎳鉻、鐵鎳；純金屬為鉬、鎢、鉭；非金屬為石墨、碳化硅。

所述的熱電阻電極1為圓形、任意正多邊形，圖形直徑或?qū)蔷€長度尺寸：0.5-5mm，兩個熱電阻電極的中心距為1.5-15mm。

所述的測試電極3為圓形、任意正多邊形，圖形直徑或?qū)蔷€長度尺寸：0.25-2.5mm，引線4長度：1.5-15mm，線寬：0.1-1mm，相鄰引線間距：0.5-5mm。

參見圖4：一種用于測試半導(dǎo)體薄膜塞貝克系數(shù)的測試方法為：將被測半導(dǎo)體放置于引線4上，在兩個熱電阻電極1上連接一大電流電源，熱電阻2溫度由電源電流大小控制，待熱電阻2溫度恒定，探測測溫點之間溫度差，并采集各個測試電極3間的電位差，從而獲得被測半導(dǎo)體的seebeck系數(shù)。

所述的被測半導(dǎo)體為薄膜。

實施例：采用拋光硅片作為基底，基底長度：20mm，寬度：10mm，厚度0.2mm；絕緣膜層采用氧化硅，沉積厚度1μm；熱電阻電極、測試電極和引線采用金屬鈦，厚度500nm；熱電阻采用金屬鉬，寬度1mm，厚度500nm；熱電阻電極為正方形，邊長2mm，兩個熱電阻電極的中心距為7mm；測試電極為正方形，邊長1mm，引線長度7mm，線寬0.1mm，相鄰引線間距1.5mm。

一種用于測試半導(dǎo)體薄膜塞貝克系數(shù)的基片的制備方法為（參見圖5）：絕緣膜層5采用熱蒸發(fā)或磁控濺射沉積于基底6上；再將光刻膠旋涂于絕緣膜層5之上，旋涂速率為1000-5000轉(zhuǎn)/分，旋涂時間為30-60秒，并在80-100^oc下烘烤10-30分鐘；根據(jù)所設(shè)計的電極以及引線圖形，采用掩膜版在紫外光下對圖形區(qū)域的光刻膠進(jìn)行曝光處理，曝光時間10-15秒，再將曝光后的樣片浸入顯影液中10-15秒，去除圖形區(qū)域內(nèi)曝光部分的光刻膠，之后將樣片置于100-130^oc下進(jìn)行堅膜處理；采用等離子體或化學(xué)濕法刻蝕對堅膜后的樣片進(jìn)行處理，通過對刻蝕速率的控制，將圖形區(qū)域內(nèi)的絕緣層刻蝕到設(shè)計深度；之后采用熱蒸發(fā)或磁控濺射將金屬層沉積到圖形區(qū)域內(nèi)，形成熱電阻電極1、熱電阻2、測試電極3和引線4，通過對沉積速率的控制，使金屬層表面與絕緣膜層上表面基本持平；最后將樣品浸入有機溶劑中去除剩余的光刻膠，并將表面拋光，使熱電阻電極1、熱電阻2、測試電極3、引線4和絕緣膜層的表面保持在同一平面，完成基片的制備。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。