[實用新型]基于全變差正則化法的硅片電阻率測量裝置及系統

有效

• 申請號: 201921545528.1
• 申請日: 2019-09-16
• 公開（公告）號: CN210775661U
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 劉新福;李倩文;王夢丹;吳鵬飛;葛帥;張劍軍
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G01R27/14
• 分類號: G01R27/14;G01R1/04;G06T7/12
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 張國榮

本實用新型公開一種基于全變差正則化法的硅片電阻率測量裝置及系統，采用了可移動式的上、下電極圓盤和可升降的測試臺，提供八個電極或者十六個電極兩種選擇模式，可以減少電極的數量使自動化程度提高。將硅片放在測試臺上后，不需手動放置電極和調整電極位置，減少了人為誤差。相較于四探針測試儀的探針方式，本實用新型測量裝置結構簡單，測量方便，能很好地應用到工業硅片的檢測中。

技術領域

本實用新型涉及半導體硅片電阻率的測量技術領域，具體涉及一種基于全變差正則化法的硅片電阻率測量裝置及系統，應用于集成電路生產領域。

背景技術

科學技術的不斷發展，使得以單晶硅片為襯底的集成電路的應用越來越廣泛。隨著半導體產業的壯大，對產品質量的要求越來越高，半導體硅片的品質工藝和產品質量有嚴格的管理標準。在半導體加工制造中，許多重要的電學參數都與電阻率的分布及微區的摻雜有直接的關系。半導體器件設計與制造的核心問題是如何控制半導體內部的雜質分布，以滿足實際應用中所要求的器件參數。在一定條件下，半導體材料的摻雜濃度和半導體材料的薄層電阻率有直接關系。因此，為保證芯片的質量和最終產品的性能，需要對硅片的微區電阻率分布情況有充分的了解。

電阻率的大小可以直接反映硅片的導電能力。目前現有的硅片電阻率測量方法主要分為兩大類：接觸式測量方法和無接觸式測量方法。接觸法測量半導體材料的電阻率有如下幾種方法：兩探針法，四探針法，單探針擴展電阻法等。四探針測試技術作為半導體生產工藝中應用最為廣泛的工藝監控手段之一，是將四根探針以直線排列等距放置在被測對象表面，在其中兩個探針上施加電流，然后測量另外兩個探針之間的電壓值，計算得出該區域的電阻率值。四探針測試方法的測試過程簡單、設備易制、精度一般，測試樣品邊緣時，須考慮邊緣效應的修正問題，且測量時探針會較大面積污染被測樣品。無接觸式測量法大多利用電容耦合、電感耦合及射頻磁場耦合技術來獲取Q值、共振電容等電學參數，并通過這些電學參數與電阻之間的復雜關系求得樣品電阻率。常用的渦流法產生的熱量會使測量產生較大誤差。

實用新型內容

針對現有技術的不足，本實用新型所要解決的技術問題是：提供一種基于全變差正則化法的硅片電阻率測量方法、裝置及系統，該方法主要以電阻抗成像技術(EIT)為基礎，選取邊界元法求解正問題、牛頓拉夫遜算法求解逆問題，同時將全變差正則化方法用以修正逆問題的病態性，以達到較好的效果。該方法解決了測試硅片大面積污染的問題，便于后續的加工制造，能夠有效的測量出硅片電阻率并得到直觀的測量結果，篩選出不合格的硅片產品。

本實用新型解決所述技術問題采用的技術方案是：設計一種基于全變差正則化法的硅片電阻率測量裝置，該測量裝置包括支撐框架、電極裝置和測試平臺，支撐框架包括一根上橫梁、豎直支撐桿和底座，上橫梁固定連接在豎直支撐桿上部的一側面上，底座固定連接在豎直支撐桿的固定連接有上橫梁一側的側面的下端，上橫梁與底座均為中空的結構；測試平臺安裝在底座上，電極裝置與測試平臺呈縱向對稱中心重合安裝，電極裝置安裝在測試平臺上方的上橫梁上；

電極裝置包括十六個電極、電極支架、上電極圓盤、上電極連桿、下電極圓盤、電極伸縮電機、導向桿、電極伸縮電機底座、下電極連桿、固定塊、齒條、帶齒輪軸、壓力傳感器連接桿、壓力傳感器，所述電極支架內部為中空結構且支架下部的直徑要大于上部，形成一個階梯筒狀結構，其上部固定在支撐框架的上橫梁的底面上，其下部末端與上電極圓盤的上表面連接；帶齒輪軸的上部至其頂端的一端軸段的內部設置有沿軸向的內螺紋孔，上電極圓盤的中部設置有通孔，帶齒輪軸的上部依次穿過上電極圓盤、電極支架的內部并與電極伸縮電機的輸出軸連接的帶螺紋軸嚙合連接；所述帶齒輪軸頂端的內螺紋孔的出口處設置有卡環以防止電極伸縮電機的輸出軸連接的帶齒輪軸過度旋轉旋出帶齒輪軸的上部；電極伸縮電機通過電極伸縮電機底座固定在上橫梁頂面的內側面上；帶齒輪軸的末端位于電極支架的下方；