發(fā)布時間：2017-07-06 10:29

  本文關(guān)鍵詞：基于嵌入式的晶圓類型測試系統(tǒng)研制

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【摘要】：目前,晶圓導電類型測試設備大多為模擬式,可視化程度較低,不便于后續(xù)開發(fā),并且功能上局限于對導電類型的區(qū)分。針對這一現(xiàn)狀研制了一種采用冷熱探針法基于32位ARM處理器的晶圓類型測試系統(tǒng),在測量導電類型的基礎之上擴展了不同晶圓溫差電流隨溫差變化規(guī)律的測試和在相同條件下區(qū)分同種摻雜類型不同摻雜濃度的晶圓兩個功能。測試系統(tǒng)硬件主要包括主控模塊、溫差電流檢測模塊、熱探針溫度測控模塊、顯示模塊、電源模塊、參考電壓模塊等幾個部分。選用32位ARM處理器STM32F103ZET6作為主控芯片,通過設計相應的外圍電路,芯片的內(nèi)部資源ADC、定時器、PWM等得到了充分利用,有效降低了系統(tǒng)的復雜程度;溫差電流檢測模塊以高精度的儀表放大器INA114為核心器件進行放大電路的設計,經(jīng)過測試校準后溫差電流檢測模塊的有效檢測范圍為-130nA至+160nA,并且在-96nA至+117nA之間具有良好的線性;熱探針的溫度檢測部分采用Pt1000熱敏電阻作為溫度傳感器,可測控熱探針的內(nèi)部溫度達到了170℃,采用經(jīng)典的PID算法實現(xiàn)對熱探針的溫度控制,在設置針尖溫度60℃時(內(nèi)部145℃),可以在五分鐘左右達到穩(wěn)定,穩(wěn)定后的溫度波動在0.5℃以內(nèi)。軟件方面通過模塊化方式進行處理,使用C語言進行程序的編寫并實現(xiàn)了10.4寸液晶顯示屏的控制、觸摸屏的輸入、內(nèi)部AD操作、串口通信、溫差電流的采集、熱探針溫度的采集、冷探針溫度的采集等功能。在調(diào)試好各模塊的程序后,通過主程序完成整個測試系統(tǒng)的邏輯功能和對各個子程序的分時調(diào)用,整個程序運行穩(wěn)定。根據(jù)系統(tǒng)需求,設計了內(nèi)熱式的熱探針并制作了測試儀樣機,實現(xiàn)了預期功能,并且運行穩(wěn)定可靠。測試系統(tǒng)具有實時顯示相關(guān)曲線、靈活簡單的觸摸控制、可進行后續(xù)開發(fā)、數(shù)字化等優(yōu)點,具有較強的實際應用價值。
【關(guān)鍵詞】：導電類型 嵌入式 冷熱探針法 測試系統(tǒng) PID算法
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN307
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.2 半導體材料概述11
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.1 晶圓測試技術(shù)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 晶圓測試技術(shù)主要研究成果12-13
• 1.4 課題研究的目的及意義13
• 1.5 主要研究內(nèi)容13-15
• 第2章 測試系統(tǒng)工作原理15-21
• 2.1 塞貝克效應15-16
• 2.2 導電類型測量方法16-19
• 2.2.1 冷熱探針法16-17
• 2.2.2 單探針點接觸整流法和三探針法17-19
• 2.3 溫差電動勢和溫差電流19-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第3章 系統(tǒng)硬件設計21-37
• 3.1 嵌入式發(fā)展背景21
• 3.2 總體設計21-23
• 3.2.1 硬件模塊劃分21-22
• 3.2.2 微處理器選型22-23
• 3.3 冷熱探筆設計23-24
• 3.4 溫差電流采集電路設計24-29
• 3.4.1 電流-電壓轉(zhuǎn)換電路設計24-25
• 3.4.2 第一級放大電路設計25-26
• 3.4.3 第二級放大電路和加法電路設計26-27
• 3.4.4 低通濾波電路設計27-29
• 3.5 熱探針溫度測控電路設計29-31
• 3.5.1 恒流源電路設計29-30
• 3.5.2 放大電路和減法電路設計30
• 3.5.3 加熱控制模塊電路設計30-31
• 3.6 串口通信電路設計31-32
• 3.7 冷探針溫度采集電路設計32
• 3.8 電源電路設計32-34
• 3.9 印刷電路板設計34-36
• 3.10 本章小結(jié)36-37
• 第4章 系統(tǒng)軟件設計37-43
• 4.1 軟件開發(fā)環(huán)境介紹37-38
• 4.2 主程序設計38-39
• 4.3 各模塊程序設計39-42
• 4.3.1 溫度控制程序設計39-40
• 4.3.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換程序設計40-41
• 4.3.3 串口通信程序設計41-42
• 4.4 本章小結(jié)42-43
• 第5章 調(diào)試及測試結(jié)果與分析43-54
• 5.1 溫度傳感器調(diào)試43-45
• 5.1.1 冷探針溫度調(diào)試43-44
• 5.1.2 熱探針溫度調(diào)試44-45
• 5.2 熱探針端點溫度與內(nèi)部溫度關(guān)系45-47
• 5.3 溫差電流檢測電路的調(diào)試47-49
• 5.4 PID參數(shù)整定49
• 5.5 測試系統(tǒng)樣機49-51
• 5.6 標準片測試與分析51-53
• 5.6.1 溫差電流隨溫差變化的規(guī)律51-52
• 5.6.2 區(qū)分同種摻雜類型晶圓52-53
• 5.7 本章小結(jié)53-54
• 結(jié)論54-55
• 參考文獻55-59
• 攻讀碩士學位期間所發(fā)表的學術(shù)論文59-60
• 致謝60

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本文編號：525853