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《河北工业大学》 2003年
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结合图像分析的微区薄层电阻四探针测试技术研究

刘新福  
【摘要】:随着科学技术的飞速发展,作为计算机的基础元件——集成电路已由超大规模(VLSI)向甚大规模(ULSI)发展。图形日益微细化,电路尺寸不断缩小,这一方面要求芯片材料的直径不断增大以提高生产率,另一方面对晶体材料的完美性、机械及电特性也提出了更为严格的要求。特别是芯片微区的电学特性及其均匀性已成为决定将来器件性能优劣的关键因素。因此,微区电阻率的测试成为芯片加工之中的重要工序。为此,本文开展了以下研究工作: 讨论微区电阻测试的重要性,综述如今已研究出来的各种测试方法的特点;详细分析四探针测量技术的基本原理,重点讨论常规直线四探针法、改进范德堡法和改进Rymaszewski四探针测试方法;研究四探针测试技术中的共性问题,有限元法适用于解决有限尺寸样品的边缘修正问题;完成薄层电阻的测试仪器的系统设计,其中在机械系统设计中,应用无间隙水平移动测试平台,控制被测样品的测试微区的间距,实现了以较高的定位精度进行大型硅片的无图形等间距测量;在薄层电阻测试电路中运用微处理技术,实现了测量的自动化和程序化,并对实际样品进行测试。 研究方形探针和直线四探针测试过程中探针游移对测试结果造成的影响;提出解决方形四探针微区测试过程中探针游移的改进Rymaszewski公式及可操作的测试方案,并完成实际样品的测试工作。 本课题将图像识别技术监控四探针测试微区的探针调整、定位问题,利用程序驱动步进电机自动定位以加速测试进程;对采集到的探针图像进行预处理,灰度修正,直方图修正,二值化以及边缘提取等分析和处理;在进行探针图像分析、取阈值选取原则分析的基础上,完成探针位置的识别与定位,自动调节探针测试区域,实现监控的功能。最后,实现了在程序控制下对硅芯片电阻率的自动测量。 本研究的主要创新点:1.首次采用图像识别与分析技术应用于微区电阻测试之中并实现探针自动定位;2.提出解决方形四探针测试中探针游移的改进Rymaszewski公式及相应的测试方案,完成实际样品的测试;3.应用无间隙水平纵、横移动测试平台,实现大型硅片的无图形高精度等间距测量;4.研究了方形四探针和直线四探针探针游移对测试结果的影响;5.研究了探针图像的各种预处理方法并应用像素的阈值选取方法识别探针并自动调节探针测试位置。6.完成具有图像识别功能的全自动四探针微区电阻率测试仪的研制。
【学位授予单位】:河北工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TN407

【引证文献】
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1 赵丽敏;探针游移对测试大型硅片微区薄层电阻的影响及仿真技术研究[D];河北工业大学;2011年
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【参考文献】
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【共引文献】
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【二级引证文献】
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1 赵丽敏;探针游移对测试大型硅片微区薄层电阻的影响及仿真技术研究[D];河北工业大学;2011年
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