一種方塊電阻的測量方法
【專利摘要】本發明公開了一種方塊電阻的測量方法，該方法包括設置搭橋圖形和至少一對電極，其中，所述搭橋圖形的材料為待測試材料，每對電極中包括相互不連通的兩塊電極，所述兩塊電極通過所述搭橋圖形連接；測量每對電極中兩塊電極之間的電阻，并根據測量得到的電阻以及搭橋圖形的形狀，確定所述待測試材料的方塊電阻。本發明通過測量兩塊電極之間的電阻，即可確定石墨烯的方塊電阻，無需使用非接觸式測量設備進行方塊電阻的測量，可用于圖案化石墨烯的量產檢測。
【專利說明】一種方塊電阻的測量方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及方塊電阻測量領域，尤其涉及一種方塊電阻的測量方法。
【背景技術】
[0002]碳納米管、富勒烯和石墨烯等納米碳材料由于具有高遷移率，高透過率等優點，被認為是下一代半導體材料和透明導電薄膜材料的首選，受到越來越多的關注。
[0003]但將碳納米管、富勒烯和石墨烯等納米碳材料應用在量產中，需要實現簡單、快速、準確的檢測，以保證產品特性。由于碳納米管、富勒烯和石墨烯等納米碳材料形成的導電薄膜很薄，一般只有0.35nm左右，因此不能用傳統的四探針法測量其方塊電阻，需要使用非接觸式的方塊電阻測量設備測量其方塊電阻，然而使用非接觸式的方塊電阻測量設備進行方塊電阻的測量，增加了采購設備的成本，并且碳納米管、富勒烯和石墨烯等納米碳材料應用在量產中，一般會進行圖案化處理，很有必要評價經過圖案化處理后的方塊電阻是否受到影響，因此，提供一種快速、準確的測量方塊電阻的方法，勢在必行。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種方塊電阻的測量方法，以快速準確的測量方塊電阻。
[0005]一方面，提供一種方塊電阻的測量方法，包括:
[0006]設置搭橋圖形和至少一對電極，其中，所述搭橋圖形的材料為待測試材料，每對電極中包括相互不連通的兩塊電極，并通過所述搭橋圖形連接；
[0007]測量每對電極中兩塊電極之間的電阻，并根據測量得到的電阻以及搭橋圖形的形狀，確定所述待測試材料的方塊電阻。
[0008]本發明提供的方塊電阻的測量方法，通過搭橋圖形將相互不連通的兩塊電極連接，通過測量兩塊電極之間的電阻，確定方塊電阻，無需使用非接觸式測量設備進行方塊電阻的測量，即可快速的測量得到例如石墨烯、納米材料等形成的導電薄膜的方塊電阻，將本發明實施例提供的方塊電阻的測量方法導入量產，可以在工藝流程過程中快速檢測每片基板中待測量薄膜的方塊電阻，及時發現電阻異常甚至斷線等不良情況并返工，可以提高良率，降低成本。
[0009]較佳的，分別將每對電極中的兩塊電極通過搭橋圖形進行連接之后，該方法還包括:
[0010]形成覆蓋所述電極與所述搭橋圖形的保護層；
[0011]對所述保護層在對應各電極的位置處進行過孔工藝，并分別形成暴露相應電極的過孔；
[0012]所述測量每對電極中兩塊電極之間的電阻，具體包括:
[0013]通過所述過孔測量每對電極中兩塊電極之間的電阻。
[0014]本發明中形成覆蓋所述電極與所述搭橋圖形的保護層，能夠對電極以及石墨烯形成的搭橋進行保護，防止發生氧化反應或者發生磕碰等，造成搭橋圖形發生變化，影響測量結果，以提高測量精度。
[0015]進一步的，本發明實施例中暴露各電極的過孔大小相同，且各過孔暴露的電極的位置相對電極被搭橋圖形連接一側邊緣的距離相等，以將電極電阻抵消，提高測量精度。
[0016]較佳的，本發明實施例中所述電極為金屬電極，以提高測量精度。
[0017]進一步的，本發明實施例中，所述金屬電極的材料為金、鉬金或銀，設置的金屬電極的對數為一對，以簡化測量過程。
[0018]較佳的，所述根據測量得到的電阻以及搭橋圖形的形狀，確定所述待測試材料的方塊電阻，具體包括:
[0019]當所述搭橋圖形為具有設定長度和寬度的規則幾何圖形時；
[0020]按照公式Rs=R*d/L，確定連接每對金屬電極的搭橋圖形的方塊電阻；
[0021]對確定得到的搭橋圖形的方塊電阻進行求平均運算，并將得到的平均值作為方塊電阻；
[0022]其中，Rs為搭橋圖形的方塊電阻，R為每對金屬電極中兩塊金屬電極之間測量得到的電阻，d為連接每對金屬電極的搭橋圖形的寬度，L為位于兩塊金屬電極之間的搭橋圖形的長度。
[0023]具體的，本發明實施例中對確定得到的搭橋圖形的方塊電阻進行求平均運算，并將得到的平均值作為方塊電阻，能夠進一步提高方塊電阻的計算精度。
[0024]較佳的，本發明實施例中所述金屬電極的材料為鑰、鋁、釹、銅或金屬合金，設置的金屬電極的對數為至少兩對 ，以使電極的材料可以選用制作顯示面板中用到的材料，簡化工藝。
[0025]進一步的，本發明實施例中設置的金屬電極的對數為兩對。
[0026]較佳的，所述根據測量得到的電阻以及搭橋圖形的形狀，確定所述待測試材料的方塊電阻，具體包括:
[0027]當所述搭橋圖形為具有設定長度和寬度的規則幾何圖形，且各搭橋圖形位于兩塊金屬電極之間的長度不等時；
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[0028]按照公式分別確定每兩對金屬電極的搭橋圖形的方塊電阻；
[0029]對確定得到搭橋圖形的方塊電阻進行求平均運算，并將得到的平均值作為石墨烯的方塊電阻；
[0030]其中，Rs為搭橋圖形的方塊電阻，Rl為第一對金屬電極中兩塊金屬電極之間的電阻，dl為連接第一對金屬電極的搭橋圖形的寬度，11為位于第一對金屬電極中兩塊金屬電極之間的搭橋圖形的長度，R2為第二對金屬電極中兩塊金屬電極之間的電阻，d2為連接第二對金屬電極的搭橋圖形的寬度，12為位于第二對金屬電極中兩塊金屬電極之間的搭橋圖形的長度。
[0031]本發明實施例中以兩對電極之間測得的方塊電阻做差，并對確定得到的搭橋圖形的方塊電阻進行求平均運算，將得到的平均值作為石墨烯的方塊電阻，能夠進一步提高方塊電阻的計算精度。
[0032]進一步的，本發明 實施例中所述待測試材料為納米碳材料,本發明實施例提供的方塊電阻測量方法，適用于諸如石墨烯、納米碳材料或納米導電材料等形成的較薄的薄膜的方塊電阻的測量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1為本發明實施例提供的方塊電阻測量方法流程圖；
[0034]圖2為本發明實施例提供的方塊電阻測量方法又一流程圖；
[0035]圖3A-圖3C為本發明實施例提供的方塊電阻測量實施過程示意圖；
[0036]圖4為本發明實施例中通過過孔測量電極之間電阻的示意圖；
[0037]圖5為本發明實施例提供的方塊電阻測量方法再一流程圖；
[0038]圖6A-圖6B為本發明實施例提供的方塊電阻測量又一實施過程示意圖。
【具體實施方式】
[0039]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，并不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0040]實施例一
[0041]本發明實施例一提供一種方塊電阻的測量方法，圖1所示為本發明實施例一提供的方塊電阻的測量方法流程圖，如圖1所示，該方法包括:
[0042]SlOl:設置搭橋圖形和相互不連通的至少一對電極，搭橋圖形的材料為待測試材料，每對電極中包括相互不連通的兩塊電極，兩塊電極通過搭橋圖形連接。
[0043]具體的，本發明實施例中設置搭橋圖形和電極的順序不分先后，可先設置相互不連通的至少一對電極，然后利用待測試材料形成搭橋圖形，分別將每對電極中的兩塊電極連接，也可以預先形成搭橋圖形，然后在搭橋圖形上設置電極，使兩塊電極通過待測試材料形成的搭橋圖形連接。
[0044]S102:測量每對電極中通過搭橋圖形連接的兩塊電極之間的電阻，并根據測量得到的電阻以及搭橋圖形的形狀，確定待測量材料的方塊電阻。
[0045]本發明提供的方塊電阻的測量方法，通過搭橋圖形，將相互不連通的兩塊電極連接，通過測量兩塊電極之間的電阻，確定方塊電阻，無需使用非接觸式測量設備直接對導電薄膜進行測量，即可測量得到導電薄膜的方塊電阻，操作精度要求較低，實現簡單，可用于圖案化導電薄膜的量產檢測，以在工藝流程過程中快速檢測每片基板中待測量薄膜的方塊電阻，及時發現電阻異常甚至斷線等不良情況并返工，可以提高良率，降低成本。
[0046]本發明實施例提供的方塊電阻的測量方法，適用于碳納米管、富勒烯和石墨烯等納米碳材料形成的導電薄膜進行方塊電阻的測量，通過碳納米管、富勒烯和石墨烯等納米碳材料形成的搭橋圖形將兩塊相互不連通的電極進行連接，并測量兩塊電極之間的電阻，進而獲得待測量導電薄膜的方塊電阻。本發明實施例以下以石墨烯為例，對方塊電阻的測量進行說明，對于碳納米管和富勒烯等材料的方塊電阻的測量過程雷同，在此不再贅述。
[0047]實際應用中，由于工藝環境、測量精度要求等都不相同，本發明實施例中提供的方塊電阻的測量方法可根據實際情況選擇不同的測量方法，本發明以下實施例將結合實際應用對實施例一涉及的方塊電阻的測量方法進行詳細說明。
[0048]實施例二
[0049]本發明實施例二作為實施例一的一個較佳實施例，以電極材料選用金屬電極為例進行說明。
[0050]本發明實施例中，金屬電極的材料選擇可根據實際測量的精度要求進行選擇，本發明實施例中優選金、鉬金或銀等金屬材料，使得金屬電極與石墨烯之間的接觸電阻較小，以降低石墨烯方塊電阻的測量誤差。
[0051]本發明實施例中為簡化計算，設置在金屬電極之間的搭橋圖形優選具有設定長度和寬度的規則幾何圖形。
[0052]圖2所示為本發明實施例提供的測量方塊電阻的實現流程圖，包括:
[0053]S201:設置至少一對金屬電極，金屬電極的材料為金、鉬金或銀等金屬材料。
[0054]具體的，本發明實施例中可在襯底基板上設置至少一對金屬電極，每對金屬電極中包括兩塊相互不連通的金屬電極，該金屬電極選用金、鉬金或銀等金屬材料，使得金屬電極與石墨烯之間的接觸電阻較小，以降低石墨烯方塊電阻的測量誤差。
[0055]本發明實施例可采用磁控濺射或真空蒸鍍等方式設置到襯底基板上的設定區域。
[0056]進一步的，本發明實施例中金屬電極的材料選用和石墨烯方塊電阻之間的接觸電阻較小的金、鉬金或銀等金屬材料，在方塊電阻測量精度要求較低的應用場景下，可以通過設置一對金屬電極，并進行相應的測量與運算，得到石墨烯的方塊電阻，圖3A所示為設置一對金屬電極的不意圖。
[0057]S202:形成石墨烯薄膜，并對石墨烯薄膜進行圖案化處理，形成連接S201中金屬電極的搭橋圖形。
[0058]本發明實施例中可采用例如轉印的方式形成一層石墨烯薄膜，采用諸如光刻或者切割等圖案化處理工藝形成搭橋圖形，石墨烯薄膜的形成方式以及搭橋圖形的形成方式不做限定，只要能夠實現通過搭橋圖形將每對電極中的兩塊電極進行連接即可。
[0059]本發明實施例中石墨烯薄膜形成的搭橋圖形優選具有設定長度和寬度的規則幾何圖形，可設計為如圖3B所示的長條形搭橋圖形。當然本發明實施例中搭橋圖形的形狀并不局限于圖3B所示的形狀，還可根據實際的應用場景，設計為圖3C所示的搭橋圖形。
[0060]進一步的，本發明實施例中為簡化計算，優選石墨烯形成的搭橋圖形在兩塊金屬電極之間為寬度均勻的規則幾何圖形(如圖3B所示)，本發明實施例中將搭橋圖形的寬度記為d。
[0061]S203:測量每對金屬電極中兩塊金屬電極之間的電阻，根據測量得到的電阻及搭橋圖形的形狀，確定連接每對金屬電極的搭橋圖形的方塊電阻。
[0062]具體的，本發明實施例中石墨烯薄膜形成的搭橋連接兩塊金屬電極，通過測量兩塊金屬電極之間的電阻，經過計算可得出連接該兩塊金屬的石墨烯薄膜的方塊電阻。
[0063]本發明實施例中測量兩塊金屬電極之間的電阻可采用現有的任何實現測量電阻的方式，本發明實施例中將兩塊金屬電極之間測量得到的電阻值記為R，則連接每對金屬電極的搭橋圖形的方塊電阻可按照如下公式進行計算得到:
[0064]Rs=R*d/L ；
[0065]其中，Rs為搭橋圖形的方塊電阻，R為每對金屬電極中兩塊金屬電極之間測量得到的電阻，d為連接每對金屬電極的搭橋圖形的寬度，L為位于兩塊金屬電極之間的搭橋圖形的長度。
[0066]需要說明的是，本發明實施例中上述進行搭橋圖形方塊電阻的測量計算方式，是以圖3B所示的搭橋圖形的形狀為例進行舉例說明的，對于搭橋圖形為不規則圖形的方塊電阻的測量，可根據實際情況確定不規則搭橋圖形的實際長度和寬度，并按照不規則圖形電阻的測量計算方式對兩塊金屬電極之間的搭橋圖形的方塊電阻進行確定。
[0067]S204:對確定得到的搭橋圖形的方塊電阻進行求平均運算，并將得到的平均值作為石墨烯的方塊電阻。
[0068]具體的，本發明實施例中對確定得到的搭橋圖形的方塊電阻進行求平均運算，并將得到的平均值作為石墨烯的方塊電阻，能夠進一步提高方塊電阻的計算精度。
[0069]本發明實施例中還可通過公式P =Rs.d計算得到石墨烯薄膜電阻率，其中，P為電阻率，Rs為方塊電阻，d為搭橋圖形的寬度。
[0070]需要說明的是，本發明實施例中若在方塊電阻測量精度要求較低的應用場景下，可直接按照S203中涉及的公式進行方塊電阻的計算，將確定的電極的搭橋圖形的方塊電阻直接作為石墨烯的方塊電阻。
[0071]優選的，本發明實施例中，在形成連接不連通的兩塊電極的石墨烯搭橋圖形之后，還包括如下步驟:
[0072]A:形成覆蓋電極與搭橋圖形的保護層。
[0073]具體的，本發明實施例中保護層的材料可以選用有機材料，也可以選用無機材料，選用有機材料形成有機保護層時可采用諸如涂膠、曝光、顯影和后烘的工藝步驟形成，選用無機材料形成無機保護層時可采用注諸如成膜、涂膠、曝光、顯影、刻蝕和玻璃的工藝步驟形成。本發明實施例中選用無機材料形成無機保護層時，優選利用氮化硅材料形成氮化硅層，作為保護層。
[0074]本發明實施例中在電極以及石墨烯形成的搭橋圖形上形成保護層，能夠對電極以及石墨烯形成的搭橋進行保護，防止發生氧化反應或者發生磕碰等，造成石墨烯的方塊電阻發生變化，影響測量結果，以提高測量精度。
[0075]B:對形成的保護層在對應各電極的位置處進行過孔工藝，并分別形成暴露相應電極的過孔。
[0076]具體的，本發明實施例中暴露各電極的過孔大小相同，且各過孔暴露的電極的位置相對電極被搭橋圖形連接一側邊緣的距離相等，形成有保護層并且保護層在對應每一電極位置處設置有暴露電極的過孔示意圖如圖4所示。
[0077]本發明實施例中暴露各電極的過孔大小相同，且各過孔暴露的電極的位置相對電極被搭橋圖形連接一側邊緣的距離相等，能夠提高方塊電阻的測量精度。
[0078]需要說明的是，本發明實施例中電極材料選用金、鉬金或銀等金屬材料，使得接觸電極與石墨烯之間的接觸電阻較小，方塊電阻的測量結果的誤差較小，故本發明實施例中保護層上開設的過孔的位置可以靈活進行選擇，只要保證暴露電極，在進行兩塊電極之間的電阻值測量時，選用通過該過孔進行兩塊電極之間的電阻測量即可。
[0079]本發明實施例提供的方塊電阻的測量方法，通過設置電阻值比較低的兩塊電極，并通過石墨烯形成的搭橋圖形，將相互不連通的兩塊電極連接，通過測量兩塊電極之間的電阻，確定石墨烯的方塊電阻，兩塊電極的電阻值可以忽略不計，故測量精度較高，并且無需使用非接觸式測量設備直接對石墨烯進行測量即可測量得到石墨烯的方塊電阻，操作精度要求較低，實現簡單，可用于圖案化石墨烯的量產檢測。
[0080]實施例二通過設置一對電極實現方塊電阻的測量，實現過程簡單，測量精度較高，但是此方案對電極的材料要求比較嚴格，需要選用金、鉬金或銀金屬材料，材料選擇受限，并且在顯示面板制作過程中很少使用金、鉬金和銀等材料，故本發明實施例三提供另一較佳的實施例。
[0081]實施例三
[0082]本發明實施例三作為實施例一的另一個較佳實施例，以電極材料選用顯示面板制作工程中比較常用的鑰、鋁、釹、銅或金屬合金等金屬材料為例進行說明。
[0083]圖5所示為本發明實施例提供的再一方塊電阻的測量方法流程圖，如圖5所示，包括:
[0084]S301:設置至少兩對金屬電極，每對金屬電極中包括兩塊相互不連通的金屬電極。在使用同樣電極的前提下，設置至少兩對電極與設置一對電極相比，可以減小測量的誤差，因此測量的精確度高。
[0085]具體的，本發明實施例中，為提高測量的精確度可以選用金、鉬金或銀等與石墨烯之間的接觸電阻較小的金屬材料。但是金、鉬金或銀成本高，為了降低成本，本發明實施例中可選用顯示面板制作過程中比較常用的諸如鑰、鋁、釹、銅或金屬合金等金屬材料，并且可采用與顯示面板制作過程中涉及的同步工藝，在顯示面板非顯示區域形成本發明涉及的至少兩對金屬電極。
[0086]需要說明的是，本發明實施例中選用鑰、鋁、釹、銅或金屬合金等金屬材料雖然使得測量的精確度有所降低，但是測量成本也相應降低。本實施例以鑰、鋁、釹、銅或金屬合金等金屬材料做示例性說明，但是在實際使用中，可以在權衡成本和精確度之后選擇電極材料。
[0087]本發明實施例中以形成兩對金屬電極為例進行說明，如圖6A所示，形成的每對金屬電極中包括兩塊金屬電極，每對金屬電極中的兩塊金屬電極相互不連通。
[0088]S302:形成石墨烯薄膜，并經過圖案化處理形成搭橋圖形，分別將每一對金屬電極中的兩塊金屬電極進行連接，如圖6B所示。
[0089]具體的，本發明實施例中每對金屬電極中的兩塊金屬電極通過石墨烯薄膜形成的搭橋圖形以長條形為例，連接第一對金屬電極中兩塊金屬電極的長條形搭橋圖形的寬度為dl,連接第二對金屬電極中兩塊金屬電極的長條形搭橋的寬度為d2。位于第一對金屬電極中兩塊金屬電極之間的搭橋圖形的長度為11，位于第二對金屬電極中兩塊金屬電極之間的搭橋圖形的長度為12，11與12不相等。
[0090]S303:分別測量每對金屬電極中通過搭橋圖形連接的兩塊金屬電極之間的電阻，根據測量得到的電阻以及搭橋圖形的形狀，分別確定每兩對金屬電極的搭橋圖形的方塊電阻。
[0091]具體的，本發明實施例中每對金屬電極中的兩塊金屬電極通過石墨烯搭橋圖形進行連接，并且本發明實施例中設置至少兩對金屬電極，位于各對金屬電極中兩塊金屬電極之間的搭橋圖形的長度不等，按照公式
【權利要求】
1.一種方塊電阻的測量方法，其特征在于，包括: 設置搭橋圖形和至少一對電極，其中，所述搭橋圖形的材料為待測試材料，每對電極中包括相互不連通的兩塊電極，所述兩塊電極通過所述搭橋圖形連接； 測量每對電極中兩塊電極之間的電阻，并根據測量得到的電阻以及搭橋圖形的形狀，確定所述待測試材料的方塊電阻。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，分別將每對電極中的兩塊電極通過搭橋圖形進行連接之后，該方法還包括: 形成覆蓋所述電極與所述搭橋圖形的保護層； 對所述保護層在對應各電極的位置處進行過孔工藝，并分別形成暴露相應電極的過孔； 所述測量每對電極中兩塊電極之間的電阻，具體包括: 通過所述過孔測量每對電極中兩塊電極之間的電阻。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，暴露各電極的過孔大小相同，且各過孔暴露的電極的位置相對電極被搭橋圖形連接一側邊緣的距離相等。
4.如權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述電極為金屬電極。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述金屬電極的材料為金、鉬金或銀，設置的金屬電極的對數為一對。`
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述根據測量得到的電阻以及搭橋圖形的形狀，確定所述待測試材料的方塊電`阻，具體包括: 當所述搭橋圖形為具有設定長度和寬度的規則幾何圖形時； 按照公式Rs=R*d/L，確定連接每對金屬電極的搭橋圖形的方塊電阻； 對確定得到的搭橋圖形的方塊電阻進行求平均運算，并將得到的平均值作為方塊電阻； 其中，Rs為搭橋圖形的方塊電阻，R為每對金屬電極中兩塊金屬電極之間測量得到的電阻，d為連接每對金屬電極的搭橋圖形的寬度，L為位于兩塊金屬電極之間的搭橋圖形的長度。
7.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述金屬電極的材料為鑰、鋁、釹、銅或金屬合金，設置的金屬電極的對數為至少兩對。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，設置的金屬電極的對數為兩對。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述根據測量得到的電阻以及搭橋圖形的形狀，確定所述待測試材料的方塊電阻，具體包括: 當所述搭橋圖形為具有設定長度和寬度的規則幾何圖形，且各搭橋圖形位于兩塊金屬電極之間的長度不等時； 按照公式，分別確定每兩對金屬電極的搭橋圖形的方塊電阻； 對確定得到搭橋圖形的方塊電阻進行求平均運算，并將得到的平均值作為石墨烯的方塊電阻； 其中，Rs為搭橋圖形的方塊電阻，Rl為第一對金屬電極中兩塊金屬電極之間的電阻，dl為連接第一對金屬電極的搭橋圖形的寬度，11為位于第一對金屬電極中兩塊金屬電極之間的搭橋圖形的長度，R2為第二對金屬電極中兩塊金屬電極之間的電阻，d2為連接第二對金屬電極的搭橋圖形的寬度，12為位于第二對金屬電極中兩塊金屬電極之間的搭橋圖形的長度。
10.如權利要求 1所述的方法，其特征在于，所述待測試材料為納米碳材料。
【文檔編號】G01R27/02GK103884912SQ201410096391
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月14日 優先權日:2014年3月14日
【發明者】舒適, 孫冰, 張斌, 盧珂鑫, 石岳, 呂志軍 申請人:京東方科技集團股份有限公司