四探针和EIT-测试微区薄层电阻的研究与进展.doc

四探针和EIT 测试微区薄层电阻的研究与进展

———————————————————————————————— 作者：
———————————————————————————————— 日期：

2

个人收集整理 勿做商业用途
“半导体技术”2007年 第32卷 第5期

3

技术论文“摘要”

趋势与展望
P369-四探针和EIT测试微区薄层电阻的研究与进展
P374—系统级封装(SIP）技术及其应用前景

技术专栏
P378-铜互连线内电流拥挤效应的影响
P382—ULSI制造中铜CMP抛光液的技术分析
P387—有机添加剂对铜互连线脉冲电镀的影响

现代管理
391-ARIMA模型在半导体产品需求预测上的应用

器件制造与应用
394—SiGe HBT高频噪声特性研究
P397-基于应变Si/SiGe的CMOS电特性模拟研究
P402-微波功率LDMOS的工艺仿真及研制

工艺技术与材料
P406—长波长锗硅光电探测器的材料生长研究
P410-PIN二极管用硅外延材料
P413—微通道板清洗技术

集成电路设计与开发
P417—CMOS低功耗窄带低噪声放大器优化设计
P422-RTD—HBT高速低功耗环形振荡器的分析
P426—基于1553B总线协议IP核的设计
P430—基于AOA的广义阻抗变换器及其应用
P433-基于∑—Δ ADC的低功耗运算放大器设计

封装、测试与设备
P436-VDMOS器件贴片工艺中气泡的形成机制与影响
P440-密封胶粘剂在高可靠微电子封装中的应用
P443—BGA基板切割过程中唇缘效应的产生及改进措施
P447-快速测试方案在半导体测试中的应用
P451-微波功率器件动态试验系统

2

趋势与展望

四探针和EIT测试微区薄层电阻的研究与进展
谢辉１ａ，刘新福１ｂ，贾科进１ａ，闫德立２,田建来１ａ
（１．河北工业大学ａ．信息工程学院;ｂ．机械工程学院,天津３００１３０；
２．石家庄铁道学院 计算机科学与技术系，石家庄０５００４３）

摘要：论述了一种测试大型硅片电阻率均匀性的新方法-—电阻抗成像技术(EIT)。给出了四探针的基本原理，指出EIT的基本思想来源于四探针技术。对EIT的基本原理和重建算法在理论上进行了描述,提出可将其应用于微区薄层电阻测试，并对EIT在大型硅片微区薄层电阻率均
匀性测试技术上的系统应用做了进一步探索.

系统级封装(SIP）技术及其应用前景
韩庆福，成立,严雪萍,张慧，刘德林，李俊，徐志春
（江苏大学 电气与信息工程学院,江苏镇江２１２０１３)

摘要：随着各种半导体新工艺与新材料水平的不断提高，先进的封装技术正在迅速地发展。本文综述了先进的系统级封装（SIP）技术的概念及其进展情况;并举例说明了它的应用情况，同时指出，SIP是IC产业链中知识、技术和方法相互交融渗透及综合应用的结晶。SIP封装集成能最大程度上优化系统性能、避免重复封装、缩短开发周期、降低成本和提高集成度,掌握这项新技术是进入主流封装领域之关键，有其广阔的发展前景。

技术专栏

铜互连线内电流拥挤效应的影响
任韬，翁妍，徐洁晶，汪辉
（上海交通大学 微电子学院，上海２０００３０）

摘要：提出了一种新的测试结构（S结构）,通过实验、理论推导和有限元分析,研究了铜与TaN扩散阻挡层界面的电流拥挤效应对电迁移致质量输运特性的影响。实验和有限元分析表明，铜互连线内由于电流拥挤效应的存在，在用户温度下沿特定通道输运的局部原子通量显著增
大,而焦耳热所产生的温度梯度对原子通量和通量散度增大的影响则相对有限.

ULSI制造中铜CMP抛光液的技术分析
李庆忠１,２,郭东明１，康仁科１
（１．大连理工大学 精密与特种加工教育部重点实验室，辽宁大连１１６０２４；
２．江南大学，江苏无锡２１４１１２)

摘要：对ULSI制造中的层间介质化学机械抛光的发展趋势和要求进行了讨论，分析了铜化学机械抛光的材料去除过程、影响因素和抛光液的重要作用,讨论了酸性和碱性两种铜抛光液的组成和一些组分的功能，对研究铜化学机械抛光的电化学手段进行了阐述和机理分析，指出了铜化学机械抛光今后的研究趋势和重点以及抛光液研究的发展方向。

有机添加剂对铜互连线脉冲电镀的影响
陈敏娜１，曾磊１，２,汪礼康１，张卫１,徐赛生１，张立锋１
(１．复旦大学 微电子研究院，复旦-诺发铜互连研究中心，上海２００４３３；
２．罗门哈斯电子材料（上海）有限公司，上海２００２３３)

摘要：针对集成电路电镀铜技术，研究了三种有机添加剂(加速剂、抑制剂和平整剂）对铜互连线脉冲电镀的影响及其机制。采用电化学方法LCV （线性循环伏安法）和CP（计时电势法），分析了不同添加剂浓度下电镀过程的极化情况；用SEM表征了三种添加剂对脉冲电镀铜的镀层结构形貌的影响.研究发现，适当浓度的添加剂组成能显著改善镀层的覆盖度、紧致均匀性和平整性。

现代管理

ARIMA模型在半导体产品需求预测上的应用
钮轶君，钱省三,任建华
（上海理工大学 工业工程研究所／微电子发展研究中心,上海２０００９３）

摘要：半导体市场需求的动态变化给半导体制造业的生产决策带来了很大的不确定性。以我国某半导体制造企业的历史订单数据为例，利用SPSS软件的时间序列分析模块建立ARIMA模型进行半导体产品的需求预测。实例表明,应用ARIMA模型进行需求预测具有精度高、数据可靠、操作方便、运行迅速、应变能力强等优点。从而可提高企业以及其合作伙伴的收益,并帮助企业进行更好的生产决策。

器件制造与应用

SiGe HBT高频噪声特性研究
高攀１,张万荣１，谢红云１,邱建军１，沙永萍１，金冬月１
张静２,张正元２,刘道广２，王健安２，徐学良２，陈光炳２
(１.北京工业大学 电子信息与控制工程学院，北京１０００２２；
２。模拟集成电路国家重点实验室，重庆４０００６０）

摘要:对SiGe HBT的高频噪声进行了模拟。频率f、载流子正向延迟时间τF、集电极电流等因素都对高频噪声有影响。当频率高于高频转角频率时,最小噪声系数NFmin随着频率的增大而线性增大，而不是与f2成正比关系，且NFmin随着集电极电流的增大先减小后增大.结果表明,噪声最小时的最佳偏置电流所对应的特征频率fT并不是最大特征频率，约为最大特征频率的50%.

基于应变Si/SiGe的CMOS电特性模拟研究
舒斌，张鹤鸣，任冬玲，王伟
(西安电子科技大学 微电子学院，宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室,西安710071）

摘要：提出了一种应变Si/SiGe异质结CMOS结构,采用张应变Si作n—MOSFET沟道，压应变SiGe作p—MOSFET沟道，n-MOSFET与p-MOSFET采用垂直层叠结构，二者共用一个多晶SiGe栅电极。分析了该结构的电学特性与器件的几何结构参数和材料物理参数的关系,而且还给出了这种器件结构作为反相器的一个应用，模拟了其传输特性。结果表明所设计的垂直层叠共栅结构应变Si/SiGe HCMOS结构合理、器件性能提高。

微波功率LDMOS的工艺仿真及研制
冯彬,刘英坤，孙艳玲，段雪，董四华
（中国电子科技集团公司 第十三研究所，石家庄０５００５１）

摘要：利用工艺仿真软件Tsuprem 4，针对氧化、退火等工艺进行仿真及校准，并据此对LDMOSFET进行了设计及工艺仿真.结合Medici得到LDMOSFET的结构参数以及相应电学参数，与研制结果进行了比较，仿真结果与实际研制结果吻合较好,实现了在工作频率1 GHz,VDD=28 V条件下，输出功率Po=10 W，GP=10 dB，η=55 %的良好性能。

工艺技术与材料

长波长锗硅光电探测器的材料生长研究
李欢,牛萍娟，李俊一，张宇,王伟
（天津工业大学 信息与通信工程学院,天津３００１６０）

摘要：介绍了应变SiGe层的特性,包括SiGe应变层临界厚度与Ge组分的关系,能带变窄,折射率增加以及应变SiGe层的亚稳态特性.然后从材料生长方面入手,提出了4种改善长波长锗硅光电探测器性能的方案，包括采用生长缓冲层来减小位错的方法、生长高组分表面起伏多量子阱的方法和生长Ge岛超晶格的方法，随之给出了相关的实验结果,并对这4种方案进行了分析。最后对上述内容进行小结，并对Ge量子点共振腔增强型光电探测器的应用前景进行了探讨与展望。

PIN二极管用硅外延材料
殷海丰，徐永宽，薛兵
（中国电子科技集团公司 第四十六研究所，天津３００２２０)

摘要:介绍了研制适用于大功率PIN二极管的硅外延材料的工艺过程,采用CVD化学气相外延生长技术，对硅源流量与掺杂剂浓度的精确控制，实现了快速外延生长和高浓度掺杂。通过大量实验，利用40 μm/min的生长速率得到了掺杂浓度为20×1019 cm—3的超高浓度的掺杂外延层，其外延层表面光亮，满足了PIN二极管的使用要求.

微通道板清洗技术
王益军１，严诚２，曾桂林２
（１． 咸阳师范学院 物理系，咸阳712000；２．北方夜视技术股份有限公司，西安710100）

摘要：基于微通道板材料和结构特性，分析了微通道板工艺制造过程中表面污染物的来源，并对其成分进行分析和归类。针对污染物的不同类型和形态，提出了相应的物理、化学清洗方法，主要包括:有机溶剂清洗、清洗液清洗、超声清洗等技术。通过理论分析及实验总结找出了适用于微通道板不同工序的清洗技术及工艺参数，为提高微通道板的表观质量提供了有效的清洗方法。

集成电路设计与开发

CMOS低功耗窄带低噪声放大器优化设计
毛晓峰１，兰家隆１，黄朝刚２
（ 1。 电子科技大学，成都 610054;2. 深圳市泉芯电子技术有限公司,深圳 518052）

摘要：阐述了一个采用Chartered 0.35 μm CMOS工艺实现的应用于315 MHz幅度键控接收芯片的低功耗窄带低噪声放大器.该电路主要采用限定功耗下同时优化噪声性能和输入匹配的技术进行设计,并且采取了其他一些措施来进一步改善电路的性能。采用一个并—串谐振网络，提供镜像抑制.实验测试表明，该低噪声放大器的噪声系数为1.47 dB，功率增益为19。97 dB,输入三阶截断点为－15.53 dBm，镜像抑制为42。4 dB，功耗为1.4 mW。

RTD—HBT高速低功耗环形振荡器的分析
王小丽１，牛萍娟１，刘宏伟１，郭维廉１，毛陆虹２，杨广华２
（１.天津工业大学 信息与通信工程学院,天津３００１６０;
２。天津大学 电子信息工程学院，天津３０００７２）

摘要：RTD与HBT是高频高速器件，共振隧穿二极管-异质结晶体管(RTD-HBT）环形振荡器有很好的应用前景。详细介绍了RTD—HBT高速低功耗环形振荡器的工作原理，建立了RTD，HBT及RTD-HBT环形振荡器的等效电路模型，并对RTD-HBT环形振荡器用Pspice模拟软件进行了电路模拟.模拟结果与预期结果一致，有助于指导该电路的设计。

基于1553B总线协议IP核的设计
颜学龙，梅明
（桂林电子科技大学 电子工程学院，广西桂林５４１００４）

摘要:简单介绍了美国军用数据总线标准MIL—STD-1553B总线协议，给出了通过自顶向下和模块化设计方法,使用VHDL硬件描述语言设计其IP核过程.在充分研究和理解1553B总线协议和参考DDC公司用户手册的基础上设计完成了该总线通信系统中的主要部件BC和RT的设计(即总线控制器和远程终端)，在实现这两大功能基础上对存储器管理和错误处理等进行了有效解决。最后通过时序仿真验证了该IP核设计的正确性。

基于AOA的广义阻抗变换器及其应用
李永安
（咸阳师范学院 物理学系，陕西咸阳７１２０００）

摘要：讨论了由GIC组成的正阻抗变换器、模拟电感器、频变负阻器、电容电阻变换器，并用模拟电感组成二阶带通滤波器，计算机仿真与理论分析一致。该电路不仅具有速度高、频率高、电压低及功耗小等电流模电路的特点,而且其等效阻抗比取决于电阻比，且与温度无关，因
而该GIC精度高、稳定性好。

基于∑-Δ ADC的低功耗运算放大器设计
艾万朋，黄鲁，王建设
（中国科技大学 电子科学与技术系，合肥２３００２７)

摘要：介绍了一种用于∑-Δ ADC的低功耗运算放大器电路。该电路采用全差分折叠－共源共栅结构，采用0。35 μm CMOS工艺实现，工作于3 V电源电压。仿真结果表明，该电路的动态范围为80 dB、直流增益68 dB、单位增益带宽6。8 MHz、功耗仅为87。5 μW，适用于∑—Δ ADC。

封装、测试与设备

VDMOS器件贴片工艺中气泡的形成机制与影响
潘少辉，何伦文,汪礼康,张卫
（复旦大学 微电子学系专用集成电路国家重点实验室,上海２００４３３）

摘要：功率MOS管的封装贴片工艺会在贴片层中引入气泡，从而严重降低器件的机械性能、热性能和电学性能.本研究就VDMOS管D-PAK封装模式，给出了贴片工艺中气泡的产生机制及其影响，并利用FEA方法建立了其D—PAK封装的热学模型。根据模拟结果，在贴片层中气泡含量提高时，热阻会急剧增大而降低器件的散热性能。

密封胶粘剂在高可靠微电子封装中的应用
孙瑞花，邵崇俭
(中国电子科技集团公司 第十三研究所，石家庄０５００５１）

摘要:阐述了高可靠微电子封装对密封胶粘剂的性能要求。通过试验优选出一种能实现高可靠、高气密粘接封帽的环氧树脂胶粘剂，用该胶粘剂封帽的外壳通过了严苛的可靠性考核.详细介绍了胶粘封帽工艺过程，并对影响封帽质量及可靠性的因素进行了探讨。

BGA基板切割过程中唇缘效应的产生及改进措施
袁洁１，２，赵宁１，２，南俊马１，２，憨勇１，徐可为１
（１.西安交通大学 金属材料强度国家重点实验室，西安７１００４９；
２.西安点石超硬材料发展有限公司，西安７１００３２)

摘要：采用两种不同结合剂硬度的金刚石刀片切割同一种BGA基板，通过对刀片刃口形貌的变化以及切割断面的分析，探讨了唇缘效应产生的原因.结果表明，在金刚石浓度、粒度及切割工艺等条件相同的情况下，刀片结合剂硬度是造成唇缘效应的最主要因素，并提出了避免唇缘效应产生的改进措施。

快速测试方案在半导体测试中的应用
李木子
(天津飞思卡尔半导体（中国)有限公司，天津３００３８５）

摘要：随着半导体行业的发展，芯片的设计和功能变得越来越复杂,这样也就需要更多的测试项来筛选器件和检测功能。目前有许多方案致力于解决这一问题。本文讨论介绍了一种半导体测试行业中的快速测试方法,阐述了其概念、方案的设置、实现和操作，指出了快速测试方案的
优势以及半导体测试行业对其的需求.

微波功率器件动态试验系统
来萍１,张晓明１，荣炳麟２，冯敬东１，范国华２，金毓铨２
（１。中国赛宝实验室，电子元器件可靠性物理及其应用技术国家级重点实验室，广州510610;
２.南京电子器件研究所，南京210016）

摘要：为开展微波功率器件动态加速寿命试验，建立了一套由计算机实时监测的微波动态试验系统。采用微带电路剥离以及加热部件与其他电路的隔热连接等方法,实现了对每个器件进行独立的内腔式加热，从而单独提高受试器件环境温度,保证了高温应力下微波动态电路的稳定性
和可靠性。同时编制了计算机程序软件,解决了参数校准、参数提取等方面存在的误差修正及提高测试精度等技术问题,实现了对试验过程的实时监测和数据的完整保存.

11