基于LabVIEW的四探针法薄层电阻测试系统研究

摘要

在半导体的生产和制造过程中，电阻率是检测半导体材料掺杂浓度的一个重要性能指标，因此测试微区电阻率成为了加工芯片时的一道重要工序。四探针技术是测量微区电阻率的常用测量手段，它包括丰富的理论，已经在半导体生产中得到了广泛的应用。随着集成电路的快速发展，对半导体材料提出了更高的要求，不仅要求设计工具完善，还需要操作可靠、精度高的测试手段。论文以四探针法测量原理为基础，利用LabVIEW软件搭建的薄层电阻测试系统，实现对薄层电阻的测量，解决了传统测量测量速度慢、测量精度低的缺点，具有很高的应用价值。主要研究内容包括：
　　首先，介绍了国内外薄层电阻测试技术的发展现状，对虚拟仪器和LabVIEW软件进行相应描述，总结了虚拟仪器相对于传统仪器的优势。对常规直线四探针测量法、范德堡法、改进的范德堡法、斜置式方形四探针法进行比较，分析各自优缺点。选择常规直线四探针测量原理作为测试系统的理论基础。
　　其次，根据测试系统应该具有快速测量、准确测量等特点。对测试系统整体规划，将测试系统分别进行硬、软件设计，为了使设计更加清晰，绘制了技术路线流程图和测试系统的总体结构图。
　　对测试系统的硬件部分进行了整体设计，测试系统的硬件由恒流源电路、模拟通道、放大电路、滤波电路、温度传感器、数据采集卡、计算机七部分组成，详细的描述了各个电路在整个系统中的作用，利用软件绘制相应的电路图。并根据实验需求选择适合系统的温度传感器和数据采集卡。LabVIEW具有很强的数据采集和信号处理能力，本文的软件部分主要使用该软件进行设计。设计出系统的数据采集模块、数据处理模块、温度矫正模块、数据存储模块、数据读取模块的程序。
　　最后，为了验证系统的可行性，利用RTS-8型四探针测试仪与本系统做了对比实验，研究结果表明，基于LabVIEW的四探针法薄层电阻测试系统能够对薄层电阻进行测量，不仅操作灵活，还降低了成本，提高了效率。

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第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 薄层电阻测试技术的发展现状

1.3 虚拟仪器技术概述

1.4 LabVIEW软件介绍

1.5 本论文的主要研究内容

第二章 四探针测试方法的介绍

2.1 薄层电阻测试方法的具体分类

2.2 常用的薄层电阻测试方法

2.3 范德堡法和改进的范德堡测试法

2.4 斜置式方形四探针测试法

2.5 RTS-8型四探针测试仪

2.6 本章小结

第三章 课题的总体设计

3.1 系统的设计原则

3.2 对该测试系统的要求

3.3 主要内容和技术路线

3.4 测试系统的组成

3.5 本章小结

第四章 测试系统的硬件设计

4.1系统的硬件设计原理

4.2 恒流源电路

4.3 多路模拟通道

4.4 电压放大电路

4.5 温度传感器

4.6 数据采集卡

4.7 本章小结

第五章 测试系统的软件设计

5.1 软件设计思想

5.2 测试系统界面构思方案

5.3 数据采集模块

5.4 数据处理模块

5.5 温度矫正模块

5.6 数据存储模块

5.7 数据读取模块

5.8 实验结果

5.9 本章小结

第六章 结论

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果