Page 14 - LFWC_NovDec2017_eMag

Cover Story 封面故事

a)
amplitude (a.u.)
300 300 300 Scanning 0
µm µm µm area
-5
-10
R sh
(Ohm/sq)
b) 250 15
200
150 14
100 -4 13
1 mm 1 mm 1 mm 50 -3 12 x (mm) Chip area
0 y (mm) 11
c) SiNx SiNx SiNx
p + –Si p + –Si p + –Si 图3：照片显示扫描近场微探针下的被测器件（DUT），以及在具有1.5×4.0mm 2
n–Si wafer n–Si wafer n–Si wafer 尺寸的太赫兹发射器芯片表面上传播的太赫兹脉冲的示例性快照图像。芯片的边
缘高亮显示为虚线。太赫兹脉冲被很好地解析为从其在芯片中心的源点向边缘传
图2：蚀刻膏在三种不同的固化温度（220℃、250℃和375℃）下，在局部 播的球面波；装置失效或缺陷将作为散射中心出现。该图像所示的测量的横向
SiNx去除（“打开”）之后样品的光学显微镜图像（a）和太赫兹图（b）。 分辨率/步长为20μm，并且尖端到装置的距离约为40μm。在20分钟内总共记录了
示意图显示出了在相应固化温度下的蚀刻横截面（c）。 25000个太赫兹脉冲轨迹，以记录超快近场发射的高分辨率影像。
到目前为止，在整个晶圆级区域，具有高达微米级分 兹脉冲实现的（见图 3）。
辨率的层电阻分布的无接触测量是不可能的。然而，需要 近场测量数据揭示了沿着 DUT 表面发射和传播的太
这样的能力，通过在生产的早期阶段直接检测，而不是之 赫兹波，允许识别和定位器件失效，例如传播太赫兹脉冲
后对完全处理的电池系列进行繁琐的测试，来有效优化太 的散射中心，具有几微米的横向分辨率。
阳能电池上微结构的制造工艺。 为了识别这些散射中心，监测在芯片中心的飞秒激光
在一个例子中，通过蚀刻 - 浆料诱导的氮化硅（SiNx） 脉冲所产生的太赫兹波，以及以球面波朝着边缘的传播。
层去除、形成高效率电池触点，引起了人们的广泛兴趣。 [7] 当传播脉冲的一部分碰到芯片的边缘时，太赫兹波被反射，
在这里，使用蚀刻膏来打开 SiNx。为了找到最佳的蚀刻 产生清晰的干涉图案（见图 3）。请注意整个过程发生在
终点，通过太赫兹近场透射成像，根据粘料的固化温度来 40ps 内，图像的横向分辨率为 20μm。
监测 SiNx 的打开。目的是完全去除 SiNx 层，并使触点 新一代太赫兹时域光谱模块具有在各种系统环境中
以下的扩散层几乎完全不受层电阻的影响。虽然视觉控制 （例如在我们的近场成像系统中）实施的最佳先决条件。
可以提供关于 SiNx 去除过程的完整性信息，但是它不能 与应用特定的太赫兹器件（如微米级分辨率探针）以及任
提供关于扩散层余下质量的信息。 务导向的数据分析相结合，太赫兹成像传感器将成为太阳
然而，太赫兹透射图像可以清楚地显示 SiNx 的打开 能和半导体晶圆组件的无接触质量检测和非破坏性测试中
何时完成，并且扩散层的蚀刻已经开始。甚至可以探测到 越来越重要的工具。
小的（仍然可以接受的）由过度蚀刻引起的对 p+ 扩散层
的损伤，这通过视觉控制或其他非接触 Rsh 成像方法是无 参考文献
法辨识的，后者是由于分辨率的限制（见图 2）。更重要 1. See https://goo.gl/6FvPCW.
2. N. Vieweg et al., J. Infrared Millim. THz Waves, 35, 10, 823–
的是，太赫兹扫描方法不受介电层表面形貌的影响，而只
832 (Oct. 2014).
受其下方扩散层的影响。现在，使用 Protemics 公司的模
3. See https://goo.gl/pgj4gN.
块化太赫兹成像系统，可以在非常早的阶段就可靠地发现
4. A. Bhattacharya et al., Phys. Rev. B, 93, 035438 (2016).
蚀刻过程的最佳结束点。
5. A. Halpin et al., Phys. Rev. B, 96, 085110 (2017).
与工业相关的另一项重要应用是 ：毫米和亚毫米装置
6. P. Spinelli et al., Energy Procedia, 92, 218–224 (2016).
的近场表征和质量控制，包括振荡器、相控阵发射器和光 7. P. Spinelli et al., "High resolution THz scanning for
子集成电路（PIC）。作为被测器件（DUT）的光子太赫 optimization of dielectric layer opening process on doped
兹发射芯片的表征在没有接触的情况下实现，并具有皮秒 Si surfaces," IEEE 44th Photovoltaic Specialist Conference
时间分辨率，这是通过监测封装的 DUT 内产生的强太赫 (PVSC), Washington, DC (2017).

12 Nov/ Dec 2017 www.laserfocusworld.com.cn Laser Focus World China 激光世界