本發明涉及晶體雜質檢測,尤其涉及基于圖像處理的磷化銦晶體雜質檢測方法及系統。
背景技術:
1、磷化銦晶體是一種重要的半導體材料,廣泛應用于光電器件、激光器、光纖通信、微波器件等領域。磷化銦晶體的質量對這些器件的性能至關重要,因此晶體的純度和結構完整性要求非常高。雜質的存在會嚴重影響晶體的光學、電學和機械性能,導致器件性能下降或失效。因此,雜質檢測對于提高磷化銦晶體的質量至關重要。
2、現有的雜質檢測方法主要依賴于化學分析、電學測量或物理方法。這些方法通常需要復雜的設備、耗時的樣品準備和高成本。此外,許多方法具有破壞性,可能損壞晶體樣品。而且,傳統檢測方法在處理大量樣本時效率較低,難以滿足工業生產中對高效、快速檢測的需求。隨著計算機視覺和圖像處理技術的發展,圖像處理在半導體檢測中的應用逐漸受到重視。圖像處理技術可以快速、無損地分析磷化銦晶體表面和內部的雜質分布,通過數字圖像獲取晶體表面的細微結構信息,并基于圖像特征對雜質進行識別和分類。這種方法相比傳統檢測方法具有更高的效率和自動化程度。
3、但現有技術在對磷化銦晶體雜質進行檢測時,忽略了不同種類的雜質對磷化銦晶體生產流程的影響,沒有考慮到將不同類別雜質與生產流程中各個參數進行有機關聯,缺乏將雜質分類數據用于調整生產條件的閉環反饋機制。同時現有技術對磷化銦晶體生長產線的生產流程優化大多采取“一刀切”的方式,無法對不同雜質類別采取個性化的生產流程調整策略,從而導致某些雜質無法被有效控制,影響晶體的整體質量。
4、為了解決這些問題,本技術設計了基于圖像處理的磷化銦晶體雜質檢測方法及系統。
技術實現思路
1、為了克服現有技術存在的雜質與不足,本發明提供基于圖像處理的磷化銦晶體雜質檢測方法及系統,通過根據不同雜質類別的特點,能夠有針對性地優化晶體生長的生產參數,既能保證生產的高效性,又能最大化減少特定雜質的生成,從而提高磷化銦晶體的純度和性能。
2、為了達到上述目的,本發明采用以下技術方案:
3、第一方面,本發明實施例提供基于圖像處理的磷化銦晶體雜質檢測方法,包括下述步驟:
4、s1、在磷化銦晶體生長產線上使用掃描電子顯微鏡獲取磷化銦晶體的雜質分布特征數據,同時獲取磷化銦晶體生產流程控制數據;
5、s2、將雜質分布特征數據導入雜質分布差異分析模型中,對磷化銦晶體的雜質分布差異進行分析;
6、s3、將雜質分布差異分析結果和生產流程控制數據導入生產流程差異分析模型中,對磷化銦晶體生產流程差異進行分析;
7、s4、將生產流程差異分析結果導入生產流程優化模型中對磷化銦晶體的生產流程進行優化;
8、s5、根據磷化銦晶體的生產流程優化結果,對磷化銦晶體生長產線的生產參數進行調整。
9、在可選的實施方式中,所述步驟s2包括以下具體步驟:
10、s21、獲取磷化銦晶體生長產線上所有磷化銦晶體的雜質分布特征數據,將所有磷化銦晶體的雜質分布特征數據按照磷化銦晶體的雜質類別進行分類,得到多個雜質類別磷化銦晶體的雜質分布特征數據集合,所述雜質分布特征數據為磷化銦晶體雜質分布特征向量,所述雜質分布特征向量對掃描電子顯微鏡獲取的雜質分布圖像進行處理得到,其中為對掃描電子顯微鏡獲取的雜質分布圖像進行處理得到的雜質紋理特征值,為對掃描電子顯微鏡獲取的雜質分布圖像進行處理得到的雜質形狀特征值,為對掃描電子顯微鏡獲取的雜質分布圖像進行處理得到的雜質分布密度特征值;
11、s22、將所有雜質類別磷化銦晶體的雜質分布特征數據集合代入同雜質類別磷化銦晶體雜質分布差異系數計算公式中計算同雜質類別磷化銦晶體雜質分布差異系數,所述同雜質類別磷化銦晶體雜質分布差異系數計算公式為:
12、;
13、式中為同雜質類別磷化銦晶體雜質分布差異系數,k為雜質類別數量,ci表示第i個雜質類別磷化銦晶體的雜質分布特征數據集合,x為雜質分布特征數據集合中磷化銦晶體雜質分布特征向量,表示第i個雜質類別磷化銦晶體的總數,表示括號中內容的轉置。
14、在可選的實施方式中,所述步驟s2還包括以下具體步驟:
15、s23、將所有雜質類別磷化銦晶體的雜質分布特征數據集合代入不同雜質類別磷化銦晶體雜質分布差異系數計算公式中計算不同雜質類別磷化銦晶體雜質分布差異系數,所述不同雜質類別磷化銦晶體雜質分布差異系數計算公式為:
16、;
17、式中為不同雜質類別磷化銦晶體雜質分布差異系數,n為所有雜質類別磷化銦晶體的總數;
18、s24、通過線性判別分析方法獲取使得最大化的判別向量矩陣w,其中為判別向量矩陣w的轉置;將通過線性判別分析方法獲取到的判別向量降序排列,將經過降序排列后的前k-1個判別向量組成判別向量矩陣w;
19、s25、獲取待分類磷化銦晶體的磷化銦晶體雜質分布特征向量并導入雜質類別分類距離公式中計算待分類磷化銦晶體的雜質分布特征數據與所有雜質類別磷化銦晶體的雜質分布特征數據集合的距離,所述雜質類別分類距離公式為:
20、;
21、式中表示待分類磷化銦晶體的雜質分布特征數據與第i個雜質類別磷化銦晶體的雜質分布特征數據集合的距離,表示待分類磷化銦晶體的磷化銦晶體雜質分布特征向量,表示第i個雜質類別磷化銦晶體的雜質分布特征數據集合中第j個磷化銦晶體的磷化銦晶體雜質分布特征向量;
22、s26、提取待分類磷化銦晶體的雜質分布特征數據與所有雜質類別磷化銦晶體的雜質分布特征數據集合的距離中的最大值對應的雜質類別作為待分類磷化銦晶體的雜質類別。
23、在可選的實施方式中,所述步驟s3包括以下具體步驟:
24、s31、獲取磷化銦晶體生長產線上所有磷化銦晶體生產流程控制數據;所述生產流程控制數據包括待分類磷化銦晶體對應的雜質類別中所有磷化銦晶體的生長溫度和生長速率;
25、s32、將生產流程控制數據代入生產流程差異系數計算公式中計算待分類磷化銦晶體的生產流程差異系數,所述生產流程差異系數計算公式為:
26、;
27、式中lc表示待分類磷化銦晶體的生產流程差異系數,tz表示待分類磷化銦晶體的生長溫度差異系數,rz表示待分類磷化銦晶體的生長速率差異系數,a、b分別為溫度影響因子、速率影響因子;
28、其中,生長溫度差異系數tz的計算公式為:
29、;
30、式中t為待分類磷化銦晶體的生長溫度,表示待分類磷化銦晶體對應的雜質類別中第q個磷化銦晶體的生長溫度,q為1至q中任一項,q為待分類磷化銦晶體對應的雜質類別中磷化銦晶體數量;
31、其中,生長速率差異系數rz的計算公式為:
32、;
33、式中r為待分類磷化銦晶體的生長速率,表示待分類磷化銦晶體對應的雜質類別中第q個磷化銦晶體的生長速率,q為1至q中任一項,q為待分類磷化銦晶體對應的雜質類別中磷化銦晶體數量;
34、s33、預設生產流程差異閾值,當待分類磷化銦晶體的生產流程差異系數大于生產流程差異閾值時,發出磷化銦生長產線優化指令,并執行步驟s4;當待分類磷化銦晶體的生產流程差異系數小于等于生產流程差異閾值時,不發出指令。
35、在可選的實施方式中,所述步驟s4包括以下具體步驟:
36、s41、獲取計算得到的待分類磷化銦晶體的生產流程差異系數;
37、s42、通過生產流程差異系數構建產線優化模型,所述產線優化模型的函數表達式為:
38、;
39、式中f表示產線優化模型函數,min()表示取括號內最小值,w1為待分類磷化銦晶體對應的雜質類別對產線優化的影響權重,exp()表示以自然常數e為底的指數函數,ea為磷化銦晶體活化能,kb為玻爾茲曼常數,t為待分類磷化銦晶體的生長溫度,w2表示生長速率對產線優化的影響權重,表示生產流程差異對產線優化的影響權重。
40、在可選的實施方式中,所述步驟s4還包括以下具體步驟:
41、s43、對產線優化模型函數中的生長溫度求偏導數,并令偏導數為0,得到最優生長溫度。
42、在可選的實施方式中,所述步驟s5包括以下具體步驟:
43、s51、獲取最優生長溫度;
44、s52、將最優生長溫度作為生產參數發送給產線操作員,產線操作員根據生產參數對磷化銦晶體生長產線進行調整。
45、第二方面,本發明實施例還提供基于圖像處理的磷化銦晶體雜質檢測系統,包括:
46、數據獲取模塊,用于在磷化銦晶體生長產線上使用掃描電子顯微鏡獲取磷化銦晶體的雜質分布特征數據,同時獲取磷化銦晶體生產流程控制數據;
47、雜質分布差異分析模塊,用于將雜質分布特征數據導入雜質分布差異分析模型中,對磷化銦晶體的雜質分布差異進行分析;
48、生產流程差異分析模塊,用于將雜質分布差異分析結果和生產流程控制數據導入生產流程差異分析模型中,對磷化銦晶體生產流程差異進行分析;
49、生產流程優化分析模塊,用于將生產流程差異分析結果導入生產流程優化模型中對磷化銦晶體的生產流程進行優化;
50、磷化銦晶體生長產線調整模塊,用于根據磷化銦晶體的生產流程優化結果,對磷化銦晶體生長產線的生產參數進行調整;
51、控制模塊,用于控制所述數據獲取模塊、所述雜質分布差異分析模塊、所述生產流程差異分析模塊、所述生產流程優化分析模塊和所述磷化銦晶體生長產線調整模塊的運行。
52、第三方面,本發明實施例提供的一種電子設備,包括:處理器和存儲器,其中,所述存儲器中存儲有可供處理器調用的計算機程序,所述處理器通過調用所述存儲器中存儲的計算機程序,執行基于圖像處理的磷化銦晶體雜質檢測方法。
53、第四方面,本發明實施例提供的一種計算機可讀存儲介質,儲存有指令,當所述指令在計算機上運行時,使得計算機執行基于圖像處理的磷化銦晶體雜質檢測方法。
54、本發明與現有技術相比,具有如下優點和有益效果:
55、本發明將雜質分布特征數據導入雜質分布差異分析模型中,對磷化銦晶體的雜質分布差異進行分析;將雜質分布差異分析結果和生產流程控制數據導入生產流程差異分析模型中,對磷化銦晶體生產流程差異進行分析;將生產流程差異分析結果導入生產流程優化模型中對磷化銦晶體的生產流程進行優化;根據磷化銦晶體的生產流程優化結果,對磷化銦晶體生長產線的生產參數進行調整。通過根據不同雜質類別的特點,能夠有針對性地優化晶體生長的生產參數,既能保證生產的高效性,又能最大化減少特定雜質的生成,從而提高磷化銦晶體的純度和性能。