基于SAFT的单晶硅内部缺陷时域检测成像方法

乌　伟　邱宗明　黄秋红

西安理工大学，西安，710048



基于SAFT的单晶硅内部缺陷时域检测成像方法

乌伟邱宗明黄秋红

西安理工大学，西安，710048

为了提高单晶硅内部缺陷的测量精确度和空间分辨率，针对单晶硅材料提出了合成孔径聚焦技术直接时域重建的方法，将多个A超扫描测量结果连续叠加，合并样本点的相位信息,根据TOF算法实现数据映射和同相求和。基于6 dB-drop的概念，提出了可描述缺陷边界特征的测量方法，进而推测缺陷的范围、位置、形状及特征，为单晶硅切片工序的计算提供更多信息。流时域重建方法可用于处理实验数据，进而描绘缺陷的特征，简单有效地提高空间分辨率。实验结果表明，该方法可清楚辨别出两个间隔小且直径为0.8 mm的孔洞，且天然缺陷的尺寸和方位的量化非常接近于实际测量出的切割试样。

合成孔径聚焦技术；无损检测；缺陷尺寸；时域；SAFT成像

0　引言

随着光伏产业和半导体产业的快速发展，全球对硅的需求高速增长。单晶硅材料在生产过程中，晶棒、坩埚在多维复杂运动过程中由于加热温度、旋转、拉伸速度的关系，硅棒内部会形成气泡、杂质、裂纹等缺陷。单晶硅硅棒被切割成硅晶片时会产生大量的切割废料。因此，切片工序开始前，无损地发现硅棒中缺陷的位置、大小，对保护设备、降低更换刀具带来的成本以及提高工作效率等都有非常重要的意义。

近年来，换能器技术的发展大大提高了超声换能器的中心频率、灵活性以及可靠性，特别是相控阵换能器的发展，大大缩短了大材料块的检测时间[1]，因此，在很多工业部门，超声波无损评估就成了确保质量和安全的标准化工具[2]。……