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南京林业大学毕业设计(论文)开题报告
学生姓名 | | 学 号 | | 专 业 | 电子信息工程 |
指导教师姓名 | 赵宁 | 选题来源 | 科研课题 | 选题类型 | |
选题名称 | 基于嵌入式单片机的四探针电阻测量技术 | ||||
研究的目的 及意义 | 随着科学技术的飞速发展，计算机不断更新换代，集成电路已由超大规模（VLSI）向甚大规模(ULSI)阶段发展。芯片的特征尺寸不断缩小，这一方面要求圆片直径不断增大以提高生产率，另一方面对晶体的完美性、机械及电特性也提出了更为严格的要求，特别是微区的电学特性及其均匀性已经成为决定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中的重要工序。 为了更好的保证芯片的生产质量和最终产品的性能，需要深入开展四探针测试仪器的研究。利用改进的Rymaszewski 法自动消除探针纵向游移影响的优点，将它应用于斜置式方形探针测试法中；在斜置式方形四探针机械平台的基础上，完成了整个测试电路的硬件设计和软件编程，研制出一台具有高精度、高稳定性恒流源的斜置式方形探针分析仪. 为了更好的保证芯片的生产质量和最终产品的性能，需要深入开展四探针测试仪器的研究。 | ||||
国内外同类 研究概况 | 电阻率是材料科学研究中比较重要的参数之一，特别是对于半导体材料，电阻率的大小是选择材料、控制工艺条件和设计器件的重要依据。因此，电阻和电阻率的测试是比较重要的测试技术，然而由于接触电阻，特别是非欧姆接触（如肖特基势垒，非平衡载流子注入效应）的存在，使得通常使用的伏安法无能为力。为了尽量消除这些接触电阻带来的麻烦，通常采用的方法有探针测试、C-V 测试和霍尔测试等方法，在这些方法中，四探针法比较简单易行，特别是测量导电薄膜材料的电阻率。 四探针测试法是微电子行业常用的测量材料电阻率的方法，通过测量材料的电阻率可以得到材料的掺杂浓度等重要信息。因此，在微电子工业中四探针测试仪一直是十分重要的测量仪器。 近年来，微电子工业在中国大陆发展迅速，传统的数字式直流四探针测试仪需要手动调节档位，测量周期长、工作效率低，已经无法适应时代发展，国内需要寻求一种新型的测试设备。 许多器件的重要参数和薄层电阻有关，在半导体工艺飞速发展的今天，微区的薄层电阻均匀性和电特性受到了人们的广泛关注。随着集成电路研究的快速发展，新品种不断开发出来，并对开发周期、产品性能（包括IC 的规模、速度、功能复杂性、管脚数等）的要求也越来越高。因此不仅需要完善的设计模拟工具和稳定的工艺制备能力，还需要可靠的测试手段，对器件性能做出准确无误的判断，这在研制初期尤其重要。四探针法在半导体测量技术中已得到了广泛的应用，尤其近年来随着微电子技术的加速发展，四探针测试技术已经成为半导体生产工艺中应用最为广泛的工艺监控手段之一. | ||||
研究内容 及计划 | 一、研究内容： 本设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为电压测量（数据采集）、模数转换、阻值显示等子模块。电路结构可划分为：电压测量，电压转换电阻，阻值显示及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、显示等功能。 从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：电压测量电路，电压转换电路，阻值显示电路、单片机及相关的控制软件组成；它们之间的构成框图如图1总体设计框图所示：
图1 总体设计框图 处理器采用单片机msp430。整个系统是在系统软件控制下工作的。当测量一个电阻时，经过电压采集，电压转换为电阻，电阻显示三个部分可以在LCD上显示该被测电阻的阻值。当被测电阻为100Ω范围以内时，通过开关选择测量量程，再次测量该电阻，以减小误差。 | ||||
研究内容 及计划 | 二、研究计划： 2012年3月 1 日至3月20日： 设计原理图，应该从理论上达到比任务书中要求的技术指标要高；学习单片机软件，应在开发板上分部试验各个子程序。 2012年3月21日至4月10日： 设计单片机硬件电路并安装以及单片机程序编写，应在面板上实现全部功能，达到各项指标。 2012年4月11日至4月20日： 硬件和软件联合调试，改进性能参数。 2012年4月21日至4月 30日： 若进展顺利，则进行PCB版图的设计；若不顺利，则在板上尽量实现最优化的参数。 2012年5月 1日至 5月25日： 版图设计、制版等，资料整理、总结分析、撰写论文 2012年6月1日前后 ： 毕业设计答辩。 | ||||
特色与创新 | 本文结合四探针法测量电阻率的原理，分析仪器设计方案和制作方法，利用目前实验教学中的常规仪器和配件，组合可以用于实验教学以及一般性科学研究的四探针电阻测试仪。 | ||||
指导教师 意 见 | 指导教师签名： 年 月 日 | ||||
