Author Affiliations
Abstract
1 School of Integrated Circuit Science and Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
2 Truth Memory Corporation, Beijing 100088, China
We have successfully demonstrated a 1 Kb spin-orbit torque (SOT) magnetic random-access memory (MRAM) multiplexer (MUX) array with remarkable performance. The 1 Kb MUX array exhibits an in-die function yield of over 99.6%. Additionally, it provides a sufficient readout window, with a TMR/RP_sigma% value of 21.4. Moreover, the SOT magnetic tunnel junctions (MTJs) in the array show write error rates as low as 10?6 without any ballooning effects or back-hopping behaviors, ensuring the write stability and reliability. This array achieves write operations in 20 ns and 1.2 V for an industrial-level temperature range from ?40 to 125 °C. Overall, the demonstrated array shows competitive specifications compared to the state-of-the-art works. Our work paves the way for the industrial-scale production of SOT-MRAM, moving this technology beyond R&D and towards widespread adoption.
spin-orbit torque MRAM multiplexer array 200 mm-wafer platform stability reliability Journal of Semiconductors
2023, 44(12): 122501
1 上海市激光技术研究所，上海 200233
2 上海激光直接物标溯源工程技术研究中心，上海 200233
利用紫外纳秒标识系统对硅晶圆表面进行二维码直接标识试验研究。采用控制变量法，分别研究不同的脉冲占空比、重复频率、光斑重叠率对标识材料的热损伤、表面形貌以及二维码识读效果的影响规律。研究结果表明，脉冲占空比和重复频率对标识区域的环宽和热损伤影响效果明显，二维码的读取率和识读时间同时受占空比、重复频率、光斑重叠率影响。单脉冲能量在10.7~20 μJ范围内可以标识出符合SEMI标准的均匀、细腻、稳定、高识读率的无尘标识。
激光标识 硅晶圆 热损伤 识读率 laser marking silicon wafer thermal effects read rate
中国电子科技集团公司第十一研究所， 北京100015
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。
读出电路 数字化红外探测器 晶圆测试系统 兼容性 readout circuit digital infrared detector wafer test system compatibility
中国电子科技集团公司 第二十六研究所,重庆 400060
研究了常规光刻工艺下单晶薄膜晶圆制备声表面波滤波器的频率分散特性。结果表明，压电单晶薄膜的表面色差是引起频率分散性恶化的根本原因，采用抗反射膜工艺抑制衬底反射以及分区曝光工艺对不同色块进行曝光补偿，均能有效地提高片内频率一致性，频率2 MHz内包含最大器件数量占比，从常规曝光的48.81%提高到抗反射膜工艺的53.57%和分区曝光工艺的70.24%。
压电单晶薄膜衬底 抗反射膜 曝光补偿 频率一致性 piezoelectric-on-insulator wafer antireflective film exposure compensation frequency consistency
中国电子科技集团公司 第四十六研究所, 天津 300220
分析了金刚石线锯多线切割150 mm SiC晶片的表面形貌及质量, 通过测试SiC片Si面和C面的表面粗糙度(Ra), 发现C面Ra值约为Si面的2倍。在切割过程中晶片向Si面弯曲, 使锯丝侧向磨粒对Si面磨削修整作用更强, 从而使晶片Si面更加光滑。此外, 通过显微截面法测试了SiC晶片两面的损伤层深度。结果表明, Si面损伤层深度约为789 μm, 明显低于C面的138 μm, 显微镜下观察到截面边缘更加平整。该方法进一步证明了多线切割时晶片向Si面弯曲, 使锯丝侧向磨粒对Si面的磨削效果更强, 从而造成SiC晶片两面表面形貌和质量存在差异。
SiC晶片 表面损伤层 表面粗糙度 弯曲度 SiC wafer subsurface damage layer surface roughness Bow
1 中国电子科技集团公司 第二十六研究所, 重庆 400060
2 中国电子科技集团公司 第二十四研究所, 重庆 400060
在人工智能、航空航天、****装备电子系统小型化、模块化、智能化需求驱动下，系统级封装设计及关键工艺技术取得了革命性突破。新型的系统封装方法可把不同功能器件集成在一起，并实现了相互间高速通讯功能。封装工艺与晶圆制造工艺的全面融合，使封装可靠性、封装效率得到极大的提升，封装寄生效应得到有效抑制。文章概述了微系统封装结构及类型，阐述了高可靠晶圆级芯片封装(WLP)、倒装焊封装(BGA)、系统级封装(SIP)、三维叠层封装、TSV通孔结构的实现原理、关键工艺技术及发展趋势。
系统级封装 晶圆级封装 倒装焊BGA封装 2.5D/3D叠层封装 通孔技术 system in package (SIP) wafer level package (WLP) FC-ball grid array (FC-BGA) 2.5D / 3D stack package TSV process
1 浙江工业大学超精密加工研究中心, 杭州 310023
2 浙江大学杭州国际科创中心, 先进半导体研究院和浙江省宽禁带功率半导体材料与器件重点实验室, 杭州 311200
3 浙江大学硅及先进半导体材料全国重点实验室&材料科学与工程学院, 杭州 310027
表面无损伤、粗糙度低的半导体碳化硅(4H-SiC)衬底是制造电力电子器件和射频微波器件的理想衬底材料, 在新能源、轨道交通、智能电网和5G通信等领域具有广阔的应用前景。4H-SiC衬底的加工过程包括切片、减薄、研磨、抛光和清洗, 在4H-SiC衬底加工过程中引入的表面/亚表面损伤均严重影响材料性能、同质外延薄膜性质, 以及器件性能和可靠性。本文将重点介绍4H-SiC晶片在切片、减薄、研磨、抛光等各个加工环节中表面/亚表面损伤的形成和去除机制, 基于4H-SiC晶圆表面/亚表面损伤的检测方法, 综述亚表面损伤的形貌和表征参量, 并简单介绍三种常见的亚表面损伤的消除方法, 分析其技术优势和发展瓶颈, 对去除亚表面损伤工艺的发展趋势进行了展望。
半导体 衬底晶圆 表面/亚表面损伤 晶圆加工 semiconductor 4H-SiC 4H-SiC substrate wafer surface/subsurface damage wafer processing
1 上海市激光技术研究所, 上海 200233
2 上海激光直接物标溯源工程技术研究中心, 上海 200233
3 上海集成电路研发中心有限公司, 上海 200233
4 东华大学理学院, 上海 201620
针对SEMI标准对12寸(约300 mm)薄晶圆标识的要求, 采用1 066 nm光纤激光晶圆标识系统对裸硅晶圆与镀膜晶圆进行激光标识工艺的研究。通过控制变量法改变激光器的功率百分比, 分别在两种晶圆上标记Dot样式的SEMI字体, 并对标识的质量和识读率进行评估。研究发现, 裸硅晶圆标识从无到有, 甚至到严重溅射对应的激光功率范围是11.77~19.25 W, 镀膜后的硅晶圆对应的功率范围是4.40~11.77 W。在裸硅晶圆上标识的Dot形貌更符合SEMI标准要求。镀膜后的晶圆熔融阈值变小, 但是工艺窗口变窄, 标识字符和条码Dot圆度较差, 飞溅不易控制。两种晶圆OCR的识读率差异不大。
1 066 nm光纤激光器 裸硅晶圆 镀膜晶圆 OCR读码 1 066 nm fiber laser bare wafer coated wafer OCR code reading
1 上海市激光技术研究所, 上海 200233
2 上海激光直接物标溯源工程技术研究中心, 上海 200233
3 东华大学理学院, 上海 201620
聚焦开发清晰、无飞溅、无碎屑且深度满足半导体晶圆后道加工工序要求的激光标识工艺, 实现清晰可辨、高洁净度的硅晶圆激光标识。采用波长532 nm的激光器研究平均功率、脉冲重复频率和扫描速度等激光工艺参数对晶圆标识质量的影响, 借助目视、显微镜和白光干涉三维轮廓仪来评估标识码的清晰程度、标识点的深浅程度和隆起高度以及热影响区。研究表明, 在低脉冲频率小于50 kHz时, 随着平均功率的上升, 标识码的清晰度逐渐增加, 但是硅渣的数量及其分布区域增大; 在高脉冲频率大于60 kHz时, 平均功率增加对标识码清晰度的影响及硅渣数量和分布区域的变化没有低频段表现明显。在平均功率为20%, 脉冲重复频率为60~80 kHz, 扫描速度为2 500~3 500 mm·s-1的工艺窗口内可以优化参数组合, 在硅晶圆上实现清晰可辨、无飞溅和碎屑污染, 字体深度为0.5~5 μm并且隆起小于1 μm的激光标识。
激光标识 标识深度 硅晶圆 532 nm激光 laser marking marking depth Si wafer 532 nm laser
光学 精密工程
2023, 31(16): 2362
