硅片切割线痕对太阳电池电性能影响的研究

金刚线切割是目前光伏行业主要的单晶硅片切割方式,但硅片被切割后其表面会留有线痕。首先对切割线痕在硅片表面的分布状态及线痕形貌在硅片碱制绒前后的变化进行了量化分析,然后针对硅片表面不同线痕深度对太阳电池电性能及良率的影响进行了研究,最后在硅片线痕深度小于等于15μm的基础上,分析了硅片线痕对细栅的影响机理。得到以下结论:1)金刚线切割的硅片存在多种状态的线痕,碱制绒只是在微观层面形成了金字塔结构,但并不能改变线痕宏观层面的轮廓曲线。2)切割线痕会造成硅片表面形成V形沟壑,且当细栅与沟壑垂直时,会对丝网印刷时栅线的连续性造成一定影响。3)对于线痕深度为10~15μm的硅片,采用细栅垂直于线痕的丝网印刷方式时,太阳电池出现了严重的EL断栅及发黑现象,并且影响到其电性能;而采用细栅平行于线痕的丝网印刷方式时,降低了EL断栅概率,并且太阳电池电性能基本不受影响,但存在一定概率的局部印刷粗细不均的情况。该研究对提升太阳电池光电转换效率和良率有积极的参考价值。

基于CNN-LSTM的晶圆良率预测

晶圆良率是衡量半导体制造系统加工能力的关键指标,对其精准预测有利于排查晶圆制程工艺缺陷、提高晶圆生产率、控制企业生产成本。基于晶圆允收测试(wafer acceptance test,WAT)大数据,提出了基于卷积神经网络和长短期记忆网络(convolutional neural networks and long short-term memory,CNN-LSTM)的晶圆良率预测方法。该方法对WAT数据进行缺失、异常与归一化预处理;构建CNN模型对复杂WAT参数的关键特征进行识别;考虑相邻晶圆间的时序相关性,设计长短期记忆网络进行回归分析,从而实现晶圆良率的准确预测。以某工厂晶圆允收测试过程中采集的实际生产数据进行实验,并与其他传统晶圆良率预测方法的结果进行对比分析,从而验证所提方法的有效性。

晶圆级异构集成毫米波收发组件测试技术

晶圆级封装技术能够大幅压缩前端收发组件的体积和重量,实现有源相控阵雷达的小型化,也带来诸如热管理、通道隔离、信号串扰、可返修性、可测试性等方面的技术挑战。由于引入了较多的先进工艺步骤和复杂的封装架构,如何对其进行测试以保证成品率、降低成本成为行业关注的技术难题。文中介绍了毫米波晶圆级异构集成封装工艺技术,并针对典型晶圆级封装组件的集成方案和测试流程对测试技术需求和面临的技术挑战进行了深入分析,对产品测试过程中涉及的晶圆级探针分层测试、治具测试和空口(OTA)测试三个关键技术进行梳理和总结,对后续射频晶圆级3D封装组件/模块的测试具有重要的借鉴和参考价值。

数字化红外探测器的读出电路晶圆测试系统研究

数字化红外探测器的读出电路晶圆测试是评价晶圆的重要环节。在现有探针台测试设备的基础上,研制了一块电路板装置。它既可驱动晶圆工作,也可将不同形式的数字化输出信号转换为统一的数字图像传输格式,而且测试过程中可对电路板参数进行设置。首先对红外探测器读出晶圆测试系统进行了介绍,然后对研制的测试电路板装置进行了原理分析。最后将此电路板进行硬件实现,并编写了内部测试程序,完成了功能验证。对差分输出和单路输出两种形式的晶圆进行了测试,其结果与晶圆低温下的测试结果一致,数据准确可靠。此外电路装置有100个输入接口,可重复编程,支持24bit及以下输出位宽数字化晶圆的测试,使测试系统具有更高的兼容性和灵活性。

基于改进粒子群算法的晶圆良率优化

晶圆良率是衡量晶圆产品质量的重要指标,实现其稳定优化能够有效控制生产成本。针对晶圆良率影响因素众多、数据量庞大等特点,以晶圆允收测试为依据,设计了基于改进粒子群算法的晶圆良率优化方法。该方法在晶圆允收测试数据预处理与关键参数提取基础上,建立评价粒子适应度的晶圆良率预测模型,设计迭代自适应的粒子群惯性因子与加速因子,以及基于模拟退火的局部搜索机制,实现最小调整成本下的晶圆良率最大化目标。在某晶圆制造车间算例实验中,通过对比分析验证了所提方法的有效性。

用于环形阵列的基于晶圆键合制备的CMUT阵列

与传统的表面微加工相比,基于晶圆键合制备的电容式微机械超声换能器(CMUT)具有更高的良品率和可靠性。提出了一种基于晶圆键合的CMUT制备方法,设计并制备了可应用于环形阵列的CMUT阵列。利用有限元仿真分析软件COMSOL Multiphysics建立了CMUT微元模型并进行仿真分析,在此基础上制备CMUT。换能器性能测试结果表明,CMUT中心频率为5.2 MHz,封装后中心频率为3 MHz,-6 dB相对灵敏度分数带宽为150%。此外,通过声学测试对换能器的发射和接收性能进行评估,其发射声压响应为161.37 dB@3 MHz,接收灵敏度为-214.68 dB@3 MHz。最后,利用该CMUT进行目标体检测,验证了该CMUT水下工作的能力,为后续超声层析成像的CMUT高密度环形阵列研究奠定基础。

基于邻域信息的细粒度在线适应性测试

为了解决晶圆测试成本过高的问题,在适应性测试领域已经提出了一些基于空间相关性的质量预测方案。但这些方案大多为了降低成本而牺牲了过多的预测准确度。针对这一问题,提出了一种细粒度质量预测方法。该方法利用故障晶粒邻域率对空间相关性模型预测后的晶粒进行分类,针对不同类型的晶粒选择不同的测试集。此外,在进行晶粒测试集选择前还引入了空间验证步骤,这能够保证整个方案的测试质量。实验结果表明,本方法相较于间接测试方法,平均测试逃逸率降低了83%,平均测试项节省率提升了14%;相较于动态部分平均测试方法,平均测试逃逸率降低了81%,平均测试项节省率提升了17%。

低测试逃逸的晶圆级适应性测试方法

为了降低集成电路中测试成本,提高测试质量,该文提出一种低测试逃逸率的晶圆级适应性测试方法。该方法根据历史测试数据中测试项检测故障晶粒的有效性筛选测试集,降低待测晶圆的测试成本。同时,分析晶粒邻域参数波动程度,将存在波动晶粒的参数差异进行放大并建模,提高该类晶粒质量预测模型的分类准确率;无波动的晶粒使用有效测试集建模的方法进行质量预测,减少测试逃逸的风险。根据实际晶圆生产数据的实验结果表明,该方法可以明显降低晶圆的测试项成本40.13%,并保持较低的测试逃逸率0.0091%。

晶圆测试产品表面悬浮粒子沉积问题研究

通过研究分析既有晶圆探针测试设备的运行过程,查找晶圆产品表面空气悬浮粒子的沉积原因,进一步探究粒子的来源和传播路径,从而发现晶圆测试工艺中生产设备在设计或车间布局方面的不足,以便针对性地进行改进。

A向蓝宝石晶片化学机械抛光研究

采用正交试验和单因素实验,研究了磨粒种类(包括SiO_(2)、Al_(2)O_(3)和CeO_(2))和抛光工艺参数(包括抛光压力、抛光盘转速和抛光液流量)对A向蓝宝石(1120)化学机械抛光(CMP)效果的影响。通过超精密分析天平计算材料去除率,原子力显微镜观察抛光表面形貌。结果表明:在A向蓝宝石晶片CMP抛光过程中,胶体SiO_(2)磨粒比Al_(2)O_(3)和CeO_(2)磨粒的抛光效果好。抛光工艺参数对A向蓝宝石材料去除率的影响程度主次顺序为抛光压力、抛光盘转速和抛光液流量。当抛光压力为14.5 kPa,抛光盘转速为80 r/min,抛光液流量为90 mL/min时,A向蓝宝石晶片抛光效果最优,材料去除率达到2 366 nm/h,表面粗糙度(Ra)为0.80 nm左右。

抛光液组分对钽晶圆化学机械抛光的影响

为提高钽晶圆化学机械抛光(CMP)后的表面品质,通过电化学测试和化学机械抛光实验探究了纳米硅溶胶粒径、螯合剂种类(甘氨酸和乙二胺四乙酸二钠)及其质量分数,以及氧化剂(过氧化氢)质量分数对钽晶圆抛光过程的电化学行为、抛光速率及抛光后表面品质的影响。结果表明,采用40%(质量分数)平均粒径为50 nm的纳米硅溶胶为磨料,1.0%(质量分数)乙二胺四乙酸二钠为螯合剂,以及1%(质量分数)H_(2)O_(2)为氧化剂时,钽晶圆的抛光速率为71 nm/min,经CMP后的钽晶圆表面良好,无“橘皮”、划伤等现象。

横向超声振动对金刚石线锯切割硬脆材料锯切力及临界切削深度的影响

硬脆晶体材料,如SiC、Ge和Si等,由于其临界切削深度极小,常规加工方法很难实现塑性模式加工,研究横向超声振动金刚石线锯对硬脆材料锯切力和临界切削深度的影响有重要意义。在研究线锯受迫振动的基础上,分析金刚石线锯在横向超声波激励下柔性旋转点切割硬脆材料的条件;用特征函数对超声激励下金刚石线锯的振动切割状态进行表征;应用磨削理论建立了单颗金刚石磨粒切割硬脆材料的力学模型;推导出超声振动激励下金刚石线锯锯切硬脆材料临界切削深度的计算公式。以单晶SiC为对象,进行了超声振动线锯切割和普通线锯切割对比试验。结果表明相同条件下,超声振动线锯切割SiC的锯切力比普通线锯的锯切力减少22.4%-64.2%,临界切削深度增加1倍,晶片表面粗糙度有明显的改善。试验结果与理论分析具有良好的一致性。

110 GHz在片16项误差模型校准件定值方法研究

现有商用集总参数校准件电路模型使用简便,但由于校准件电路模型的不完善、电路中参数在提取过程中采用拟合算法等原因,导致其定值准确度受限。从用于高频串扰修正的16项误差模型校准件设计入手,给出了校准件高精度的定值方法——即通过研制辅助的Multiline TRL校准标准,采用测试加仿真的方式对校准件进行定值,并采用定值文件作为定值样式。采用定值过的16项误差模型校准件校准在片测试系统,并与美国NIST基于Multiline TRL的二次校准方法比较,在110 GHz内,两者S21相差在0.30 dB以内,相位相差1°以内。所不同的是,16项误差模型校准件的个数远低于NIST,并且在校准过程中不需要移动探针。在保证准确度的前提下,大大提高了测试效率。

用于在片测试系统整体校准的电阻标准件

为解决在片测试系统中1~1000Ω电阻无法进行整体校准问题,通过采用GaAs材料作为衬底,利用半导体工艺中薄膜溅射法,使用轰击离子Ar+与靶材作用形成反应层,激发出的溅射原子NiCr打至GaAs表面,制作薄膜电阻.采用方块电阻为50Ω/块,通过调节长与宽的比值,研制出1~1000Ω电阻标准件.为消除电阻测量过程中芯片内部回路引线的影响,研制出相对应的短路器.通过组建具有温度控制系统的定标装置,在-40~100℃温度下对标准件进行定标,定标结果表明电阻标准件的阻值与温度具有良好的线性关系,短期重复性RSD优于0.05%,年稳定性RSD优于0.1%,可以有效解决现有在片测试系统低值电阻参数的整体校准问题.

一种自偏置全集成的低功耗带隙基准电路设计

为满足可穿戴集成电路的低功耗应用需求,设计了一种自偏置全集成的带隙基准电压电路。该电路采用纯CMOS结构,利用金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的阈值电压与温度呈反比、热电压与温度呈正比的关系,通过电路结构设计与晶体管尺寸优化,获得一个与温度无关的基准电压。电路中的MOSFET偏置于工作电流极低的亚阈值区,从而有效降低了整个带隙基准电路的功耗。采用CSMC 0.18μm CMOS工艺,在Aether软件环境下完成了电路的仿真和版图设计。后仿真结果表明,室温下,电源电压为3.3 V时,电路总电流为81.2 nA,输出基准电压为1.03 V,启动时间约为0.48μs,功耗约为268 nW,在-40~125℃的范围内温度漂移系数为3.2×10-5/℃。流片后在片测试结果表明,当电源电压在1.6~3.3 V之间变化时,电路输出电压稳定。

集成电路RFID芯片测试系统设计与实现

为了测试RFID集成电路芯片成品,设计了一种基于ISO14443A协议读写芯片的非接触式集成电路(RFID)芯片的功能测试系统。该测试系统完全采用国内自主产权设计的半自动测试台配置搭建测试,适合针对某一系列芯片研发的测试使用,避免了功能性冗余浪费。在测试方面,能够直接连接芯片的测试引脚,直接测试;也可以通过非接触式近距离感应耦合测试。工业使用结果表明:系统能够精准地测试RFID芯片性能,具有测试效率高、使用便捷的特点。

MEMS晶圆级测试系统现状及未来展望

微机电系统(MEMS)产品的广泛应用使得晶圆级测试技术必要性日益凸显。分析了国内和国际MEMS晶圆级测试系统硬件和MEMS晶圆级测试技术的现状。参照国际上利用RM8096/8097标准物质(RM)对MEMS产品进行计量测试的方法,给出了针对我国现有MEMS晶圆级测试系统校准问题的初步解决方案。并指出了该类测试系统今后向着标准化模块化方向发展的趋势。

GaAs单片集成激光器驱动电路在片测量

用多触头微波探针 ,对 Ga As单片集成激光器驱动电路芯片进行了在片测试和筛选 ,测得芯片频率响应带宽为 3.8GHz.使用高速增益开关半导体激光器作为采样光脉冲源 ,采用了背面直接采样方式建立了电光采样测试仪 .检测了 Ga As单片集成激光器驱动电路芯片内部点的高速电信号波形 .

我国集成电路测试技术现状及发展策略

集成电路在现代电子整机中的应用比重已超过25%,测试是分析集成电路缺陷的最好工具,通过测试可以提高集成电路的成品率。通过分析我国集成电路产业现状,论述我国集成电路的设计验证测试、晶圆测试、芯片测试、封装测试等关键测试环节的技术水平,提出进一步发展我国集成电路测试产业的相关建议。

用于晶元及封装测试的DC-DC内建可测性设计

针对单片DC-DC变换器进行了内建可测性设计。通过控制外围引脚使芯片进入一种特殊的测试状态,利用引脚复用技术,实现对基准电压、振荡频率、导通电阻等多种特性指标的测量。该方法无须外围专用控制结构配合,对于晶元以及封装后的芯片测试全部适用,降低了编程的复杂程度,提高了测试效率。应用于一款TSOT封装的高效电流模同步整流型降压DC-DC变换器中。测试结果表明,内建可测性设计对芯片的正常工作没有任何影响,测试精度满足DC-DC设计要求。