110 GHz可溯源的On-wafer GaAs基Multi-TRL校准标准件研制

设计制作了用于1~110GHzOn-wafer散射参数测试系统自校准的GaAs基Multi-TRL校准标准件。主要验证了Multi-TRL校准标准件设计的正确性;经过与国外计量标准及商用校准件比对,还验证了在频率范围1GHz^110GHz,用于Multi-TRL校准的校准标准件的准确性。

PCM设备电容参数整体校准方法研究

半导体行业中普遍使用的工艺过程监控设备(PCM设备),是芯片产品中测环节必不可少的测量设备。PCM设备电容参数的准确测量,是保证与电容制作相关工艺参数的重要手段。针对国内PCM设备电容参数暂无溯源途径现状,根据其测试原理,研究了基于在片电容标准件的整体无损校准方法。采用增加绝缘层的半导体工艺,研制了高稳定性、频响至1 MHz、电容低至0.5 pF的在片电容标准件,满足了国内PCM设备电容参数自动校准需求,测量不确定度优于1%。研究了PCM设备电容参数溯源方法,从而保证了芯片产品PCM图形电容量值测量结果的准确一致,提高了计量效率。

有图形硅片显微图像微距线宽测量方法研究

针对硅片关键尺寸高精度准确测量的要求,在整像素级标准件法二维图像微距尺寸测量的基础上,本文综合应用基于卡尺的标准件法和空间矩亚像素细分算法,提出了具有像素级高速度、亚像素级高精度线宽测量的两步标定法。通过给出一个焊盘样本的实际测量结果来分析对比,表明该方法测量精度有了明显地提高,可以用来进行有图形硅片关键尺寸的测量标定。

宽带在片SOLT校准件研制及表征

针对在片S参数校准,设计制作GaAs衬底SOLT校准组件,通过计算方法对校准组件中直通、开路、短路和负载校准件中偏置传输线的时延和损耗进行定义,运用基于NIST muiline TRL校准的测量方法对校准组件中开路校准件电容和短路校准件电感参数进行提取,结合直流电阻测试法测试负载阻值大小,实现对SOLT校准组件的完整表征。最后用自行研制并表征的SOLT校准组件校准在片S参数测试系统,通过测量无源器件验证校准效果,将测量结果与NIST multilineTRL校准后的测量结果比较,在20 GHz内传输幅度最大偏差0.1 dB,传输相位最大偏差3.5°。

MEMS片上绝缘性能测试高阻标准件研制

针对MEMS圆片测试系统中绝缘性能测试的准确测量问题,利用Ga As半导体材料硼离子注入后的高绝缘特性,研究制作片上高值电阻标准件的方案,研制出一种基于Ga As衬底的由2个金属电极构成的1 GΩ片上高阻标准件。组建能有效溯源至国家最高标准的定标装置,使用与标准件探针压点坐标匹配的探针卡作为测试夹具,考核出年稳定性优于0.1%的在片标准件。经试验表明:该标准件携带方便、性能稳定,对开展MEMS片上绝缘性能测试提供有效的现场校准方案,有效解决其溯源问题。

含二甘醇硅片线切割液分析方法研究

采用电喷雾质谱(ESI-MS)技术和气相色谱质谱联用(GC-MS)技术,确定硅片线切割液中含有二甘醇和聚乙二醇(PEG 400)。分别采用高效液相色谱法(HPLC)、气相色谱法(GC)和气相色谱-质谱联用法(GC-MS)检测其中二甘醇含量。以甲醇-水(50∶50 v/v)为流动相,Kromasil 100-C18为色谱柱,在所选用的HPLC条件下不能将二甘醇和其他组分分开,故不适用于二甘醇定量分析。采用GC内标法(正丁醇为内标物)、GC-MS外标法和GC-MS面积归一法的检测结果在一定误差范围内基本一致,说明3种方法均可行,可根据仪器设备条件选择。

基于十六项误差模型算法的GCPW校准标准研制

开发了用于表征W波段电路的在片十六项误差模型GCPW校准标准。GCPW校准标准与被测晶体管制作在薄的砷化镓(GaAs)衬底上,可有效消除校准标准和被测件由于衬底、边界条件不一致带来的系统误差。校准标准设计中采用合适的尺寸和过孔工艺来保证单模传输(减小平行板模式和表面波模式)。为了精确标定十六项误差模型校准标准的散射参数,同一片晶圆片还设计了多线TRL辅助校准标准。十六项误差模型校准标准和商用的阻抗标准(LRRM)测试同一无源器件,测试结果表明前者在测试串扰方面更为准确。实验结果表明,GCPW校准标准可替代传统的多线TRL校准标准,用于W波段及以上的在片测试。

VLSI金属化互连可靠性的快速评价技术

深入探讨了标准晶片级电迁移加速试验方法 ( SWEAT试验方法 )的试验原理、试验系统的建立、试验步骤及试验结果的分析等 ,并将在实践中总结出的试验经验和技巧介绍给大家。同时将该方法应用到生产实际 ,为工艺可靠性监测、研究电迁移失效机理与关键工艺的相关关系提供了有效手段。

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.

GB/T 15615-1995硅片抗弯强度测试方法研究

根据动能定理和薄板理论提出了一种新的脆性材料强度测试方法——圆片冲击法。通过当硅片较薄时偏离小挠度条件的实验校准，使该方法适用于各种厚度硅片的强度测量，进而制订了硅片抗弯强度测试方法的国家标准。

在片Multi-TRL校准技术研究

美国NIST Multi-TRL校准技术实现在片散射参数(S参数)的精确校准测试,但国内尚未实现上述校准技术,致使在片测量准确度不能满足精密测试需求。在充分研究Multi-TRL算法并自主推导相关核心公式的基础上,开发Mutli-TRL校准软件CETC13,并对校准软件准确度进行验证。然后利用半导体工艺开展0.1~40 GHz Multi-TRL校准标准1312的设计和制作,通过衬底厚度、横截面的优化设计,该校准标准能有效抑制多模传输。CETC13校准软件与校准标准校准过的在片系统测量结果与国外相同等级的在片系统相比,在0.1~40 GHz频段内,传输幅度相差0.05~0.10 d B,相位相差0.05°~1.3°;反射幅度相差0.002~0.007,可解决国内在片S参数精确校准测试问题。

一种增强型的SOLR校准方法

提出了一种增强型的在片SOLR校准方法(eSOLR),结合无需定义的直通传输线标准,2对对称的反射标准(开路标准、短路标准)和1对准确定义的负载标准,实现微波毫米波频段的校准测试。详细给出了8项误差模型的求解过程,同时采用校准比较算法对商用校准方法和eSOLR进行了验证。实验结果表明,eSOLR优于现有的商用SOLT、LRRM校准方法。0.2~110 GHz陶瓷衬底的无源失配衰减器验证件测量结果表明,新方法S测量结果更加连续,测量结果与多线TRL更为吻合。

在片校准件参数定值方法

为解决在片校准件长时间使用后,由于参数定值发生偏差,导致测试结果不准的问题,针对在片校准件的等效电路模型,提出了一种参数定值方法。通过测试在片校准件S参数、长度和电阻的方法,对特征阻抗、开路电容、短路电感、负载电阻和电感、直通延时和损耗准确定值。在100 MHz~67 GHz频段范围内,用定值后的在片校准件进行了试验分析,结果表明:与使用出厂值相比,重新定值后的在片校准件测试结果更接近被测件的实际值。

关键尺寸扫描电镜校准及符合性评价技术研究

针对关键尺寸扫描电子显微镜(CD⁃SEM,Critical Dimension Scan Electron Microscope)的校准需求,在CD⁃SEM校准原理和方法研究的基础上提出了降低CD⁃SEM和标准样板质量属性对测量结果影响的方法,同时分析得到了标准样板同一位置可用于校准的最大次数,并通过100nm晶圆级一维栅格标准样板对Hitachi S9830 CD⁃SEM进行了校准和测量结果的不确定度评定;基于校准结果对Hitachi S9830 CD⁃SEM是否满足预期使用要求进行了符合性评价。结果表明,使用S9830 CD⁃SEM进行关键尺寸测量时,其示值误差满足预期使用要求,故无需调整。

太阳电池用晶体硅片及其技术标准发展现状

介绍了目前太阳电池用晶体硅片及其技术标准的发展现状,分析了单多晶硅片的现状及发展趋势,分别介绍了单晶硅片向N型硅片、薄片化及大尺寸发展,以及多晶硅片向高效多晶方向迈进的趋势;梳理了单多晶硅片技术标准的现状与发展趋势,分析了单多晶硅片技术标准中存在的技术要求落后、参数设定包容性差,适用性偏低等诸多问题,对了解太阳能用单多晶硅片业内情况及单多晶硅片相应标准的制定都有重要的指导意义。

在片校准标准件基底边界条件影响

通过分析国内外校准标准件物理边界条件,研究不同校准基底的物理边界条件对共面波导(CPW)传输线特性和校准准确度的影响。研制了W波段砷化镓衬底的多线TRL在片校准标准件,将在片校准标准件分别放置在金属卡盘、玻璃片、吸波材料三种校准基底上。用三种不同校准基底的校准标准件对试验装置校准后,分别提取了CPW传输线的衰减常数、相对介电常数和特征阻抗,并对商用校准标准件104-783A的短路标准和传输线标准进行了测试,验证了结果的合理性。

薄层电阻标样及Mapping在IC制造中的应用研究

提出对集成电路在线监控中使用相关薄层电阻标样的必要性和重要性。着重介绍了薄层电阻标样和 Mapping技术在验证仪器各档测量薄层电阻误差 ,对外延生长工艺监控 ,判断离子注入退火后薄层电阻均匀性差的原因 ,监视扩散炉内部温度与气流对扩散影响和监控溅射铝层厚度质量等应用。

用于芯片电容精确测量的在片开路方法研究

为实现芯片电容参数测量过程中的有效开路,提高在片电容测量的准确性及一致性,针对在片电容开路方法开展了研究工作。通过对标准电容器及开路器原理结构进行分析,结合半导体芯片工艺测试实际需求,设计并制作了在片开路器。在完成在片电容测试系统搭建基础上,分别利用传统悬空开路法和在片开路法对1 pF量值的在片电容进行了测量。实验数据显示,同悬空开路法相比,在片开路法电容测量结果的准确性及一致性有显著提升,测量重复性可达0.01%,为芯片电容计量测试工作提供了有效开路手段。

ITO薄膜方块电阻测试方法的探讨

针对ITO薄膜方块电阻测试方法,文章探讨了常规的四探针法与双电测四探针法在实际生产中的适应性、准确性。根据玻璃基板上的ITO薄膜和聚脂薄膜上的ITO薄膜的结构、物理特性不同特点,测试方块电阻时应注意的细节作出了必要的阐述。并对生产中有关方块电阻测试的注意事项作出详细说明。

非标硅片粘蜡技术研究

随着国际半导体工业的迅猛发展,标准尺寸硅片加工技术愈发成熟,加工设备自动化程度越来越高。但非标硅片的加工并没有相应的专业设备,其加工工艺也存在着极大的差异。以公司现有生产设备条件为基础,通过测量粘蜡后硅片的厚度,对比厚度值差异,寻找出较好的非标硅片粘蜡技术。