面向10纳米及以下工艺集成电路晶圆快速缺陷检测

Wafer defects on nano-scale CMOS chip cannot be detected by optical inspection directly. Aiming at this problem, a novel wafer inspection method based on electromagnetic theory is studied in this project, which construct special electromagnetic environment, adopt effective technique to detect electromagnetic field and combine mathematical method such as feature extraction to address the shape recovery of magnetic medium based on electromagnetic detection. The new wafer inspection technology can achieve nano-scale graphic resolution. It can quickly scan the full wafer, and it also provides a powerful observation tools for the nano-scale process research and fabrication. Our research provides a new and effective wafer defect inspection method for nano-scale high spatial resolution monitoring, which will be very helpful for the development and mature application of new semiconductor technology new process. The solid preliminary study foundation and interdisciplinary advantage of the research team is the guarantee to carry out and accomplish this project successfully.

针对现有的纳米尺度CMOS工艺下光学测量无法直接用于晶圆缺陷检测的问题，本项目拟研究一种新的基于电磁信号检测的晶圆检测方法，通过测试电磁环境的构造和有效的电磁检测技术，结合特征提取等数学方法，研究解决基于电磁检测实现电磁场中介质形状还原的问题。新的晶圆检测技术可以实现纳米级的图形分辨率，快速扫描完整的晶圆，为纳米尺度工艺研究和制造提供一个强有力的观测工具。本研究为纳米尺度高空间分辨率晶圆缺陷检测提供了一种全新、高效的检测方法，将对半导体新工艺的开发与成熟应用起到重要的推动作用。研究团队坚实的前期研究基础和多学科交叉的优势是本课题顺利开展和完成的保障。

项目背景：集成电路制造工艺向着 10 纳米及以下迈进，在芯片制造过程中，晶圆缺陷问题会更加严重，因此应该尽早地在制造过程中，使用磁信号实现远超光学分辨率的缺陷检测。.研究内容：.在高速精密测量系统中，高质量的锁相环（Phase-locked Loop）至关重要。在本项目中，我们提出了一种单相的快速锁定全数字锁相环。考虑到环路延时，该锁相环应用了参数优化的设计，以获得好的瞬态响应和保证系统的稳定性。本研究论文发表在Journal of Power Electronics上。.闪存控制器是晶圆缺陷检测系统中的核心存储硬件，而闪存转换层（FTL）是控制器的关键系统。本课题组提出了一种高效的超级块FTL(HSPB)以满足大型数据存储的需求，实现了跨块顺序写入策略和共享缓存映射表方案。 测试结果表明，与其他FTL相比，HSPB在顺序/随机写方面降低了7%-30%的时间和功耗，在顺序/随机读方面获得了高达60%的提升。本研究论文发表在IET Electronics Letter上。.温度校正在任何高精度检测系统中都是必须的。本课题组提出了一种新型的实时的电流模式温度传感器，用于系统片上热监测。所提出的温度传感器提供了一种低成本的读出方案，它利用电流开关比较器和桶搜索算法，不需要模数转换器，也不需要面积大、功耗大的充电电容。该温度传感器采用动态元件匹配和阈值设置技术，进一步提高了所提出的传感器的精度。它采用标准的55nm CMOS工艺制造，在占用0.021mm2硅片面积的情况下实现了0.5◦C的精度，功耗为75μW，转换时间为6.5μs。本研究论文发表在IET Electronics Letter上。