26055

Сравнительный анализ технологий производства микросхем

Доклад

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Если этот дефект окажется в критической точке то последующая диффузия примеси может вызвать короткое замыкание перехода и выход из строя всей микросхемы. Одним из эффективных методов визуализации является использование сканирующего электронного микроскопа позволяющего наблюдать топографический и электрический рельеф интегральной микросхемы. Для наблюдения необходимо чтобы поверхность микросхемы была открытой. Такую аппаратуру используют для оценки качества конструкции данной микросхемы...

Русский

2013-08-17

18.62 KB

7 чел.

20. Сравнительный анализ технологий производства микросхем

   При изготовлении интегральных  схем  очень  важным  является  контроль

технологических  процессов.  Хорошо  организованный  контроль   обеспечивает

высокий прицент выхода  годной  продукции.  Успешный  контроль  изготовления

интегральных микросхем в основном зависит от знания процесса производства  и

заключается  в   измерении   и   визуальной   проверке   основных   операций

технологического процесса, а также в использовании полученой информации  для

корректирования технологических режимов. Методы  технологического  контроля,

используемые  в  производстве  ИМС,  можно  объединить  в   три   группы   :

пооперационный контроль, визуальный контроль, тестовые ИМС.

     Методы  пооперационного  контроля  после   технологических   процессов

эпитаксии, диффузии  и  других  те  же,  что  и  в  производстве  дискретных

приборов.Сюда входят  измерения  толщин  пленок,  глубин  p-n  -  переходов,

поверхностной концентрации и др., производимые  на  специальных  контрольных

образцах,  помещаемых  вместе  с  обрабатываемыми   пластинами   на   данную

операцию.

     Метод визуального контроля играет  важную  роль  в  производстве  ИМС,

несмотря на кажущуюся тривиальность. Он включает осмотр схем под  оптическим

микроскопом и использование  различных  средств  визуализации  –  наблюдение

термографии и др.

     Наконец, один из основных методов контроля параметров ИМС на различных

технологических этапах – это применение тестовых структур. Рассмотрим  более

подробно два последних метода.

     Визуальный контроль. Существенные данные о  состоянии  пластины  можно

получить визуальной проверкой с помощью микроскопа с большим  увеличением  –

от 80х  до  400х.  При  этом  выявляются  такие  показатели,  как  состояние

поверхности,  избыточное  или  недостаточное  травление,  изменение  толщины

окисного слоя, правильность перехода и др.

     Одним из наиболее опасных дефектов является пористость окисного  слоя,

легко обнаруживаемая при визуальной проверке схемы под  микроскопом.  Это  –

небольшие отверстия в окисном  слое,  вызванные  либо  пылью  при  нанесении

фоторезиста, либо повреждением фотошаблона.  Если  этот  дефект  окажется  в

критической точке, то последующая диффузия примеси  может  вызвать  короткое

замыкание перехода и выход из строя всей микросхемы.

     Одним  из  эффективных  методов  визуализации  является  использование

сканирующего     электронного     микроскопа,     позволяющего     наблюдать

топографический  и  электрический  рельеф   интегральной   микросхемы.   Это

наблюдение обеспечивает  неразрушающий  характер  контроля.  Для  наблюдения

необходимо, чтобы поверхность микросхемы  была  открытой.  Резкое  изменение

потенциала  на  поверхности  вызывает   изменение   контраста   изображения,

формируемого  вторичными  электронами,  и  свидетельствует   о   разомкнутой

электрической цепи или о  перегретых  участках.  Этим  методом  можно  легко

обнаружить загрязнение перехода, частицы пыли,  проколы  в  окисном  слое  и

царапины на тонком  слое  металлизации.  Нормальный  градиент  потенциала  в

резисторе можно наблюдать в виде равномерного изменения цвета от темного  на

одном конце резистора до светлого на другом его  конце,  при  этом  подложка

имеет  более  высокое  напряжение  смещения,  как  это   обычно   бывает   и

интегральных микросхемах. Изображение  резистора  поэтому  будет  рельефным.

Установив ряд таких изображений  интегральных  компонентов,  соответствующих

норме, можно судить на основании сравнения с этими эталонами об  отклонениях

и вызвавших их причинах. Увеличение  энергии  электронов  в  луче  позволяет

проникать в поверхностный слой для обнаружения таких дефектов, как трещины.

     Для измерения термических профилей с  выявлением  перегретых  участков

разработан  инфракрасный  сканирующий  микроскоп.  Микроскоп  включает   ИК-

детектор с высокой разрешающей  способностью,  объединенный  с  прецизионным

сканирующим и записывающим устройствами. Чувствительным  элементом  является

пластина антимонида индия, поддерживаемая  при  температуре  жидкого  азота.

Такую  аппаратуру  используют  для  оценки   качества   конструкции   данной

микросхемы в отношении рассеяния тепла и мощности.  Термосканирующий  прибор

имеет следующие достоинства: высокая разрешающая способность–порядка  1*10-3

мм2 , высокая  чувствительность  к  изменению  температуры  –  порядка  2°С,

широкий температурный диапазон–от 30 до нескольких сотен  градусов,  высокая

скорость  срабатывания  –  единицы  мкс,   неразрушающее   и   бесконтактное

измерение.

     В планарных структурах  на  поверхности  схемы  хорошо  видны  горячие

участки, возникающие в результате наличия проколов в окисле  и  диффузионных

каналов в полупроводнике. Отклонения от нормы обнаруживают  путем  сравнения

с нормально функционирующими  стандартами  ИМС.  В  последние  годы  широкое

применение получили термографические системы,  основанные  на  использовании

термочувствительных красок. Пленки  из  термочувствительных  красок,  в  том

числе жидких кристаллов, нанесенные на поверхность интегральной  микросхемы,

поставленной под нагрузку, окрашиваются в различные  цвета,  что  позволяет,

наблюдая ИМС под микроскопом, фиксировать изменение температуры с  точностью

до 0.5° С.

     Тестовые интегральные микросхемы. Наличие в  интегральных  микросхемах

большого количества конструктивных элементов– по  несколько  сотен  и  тысяч

пересечений проводников, переходов со  слоя  на  слой,  областей  и  выводов

активных и пассивных компонентов,  контактных  площадок  и  др.  Практически

исключает 100%-ный контроль всех элементов по электрическим  параметрам  из-

за высокой трудоемкости этой операции. В это же время  необходимость  такого

контроля,  особенно  на  этапе  отработки  и  совершенствования  технологии,

очевидна.

     Для  контроля  электрических   характеристик   структур   и   качества

проведения технологических операций используют специально изготовляемые  или

размещаемые   на   рабочей   подложке   структуры,   называемые    тестовыми

микросхемами. Основной принцип их построения состоит  в  том,  что  тестовая

микросхема по отношению к  реальной  должна  быть  изготовлена  по  тому  же

технологическому  маршруту,  содержать   все   конструктивные   элементы   в

различных сочетаниях и обеспечивать удобство их контроля во время  испытаний

и оценку качества технологического процесса. Удобство  контроля  достигается

либо последовательным, либо параллельным  включением  в  электрическую  цепь

элементов микросхемы.  Тестовые  микросхемы  состоят  из  набора  нескольких

сотен однотипных элементов–диодов,  транзисторов  резисторов,  переходов  со

слоя на слой, пересечений проводников  и  др.  с  контактными  площадками  и

такой коммутацией, которая позволяет при надобности изменить каждый  элемент

схемы отдельно  или  проконтролировать  сразу  группу  элементов.  Например,

тестовая резисторная схема является последовательной схемой, содержащей  200

элементов, между которыми имеются контактные площадки. Если в  реальной  ИМС

встречаются высокоомные и низкоомные  резисторы,  то  делают  две  различные

тестовые  микросхемы,  отображающие  специфику  каждого   типа   резисторов.

Аналогичный  подход  используется  для  тестовых  микросхем  транзисторов  и

диодов.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

18159. ЗЕМЕЛЬНЕ ПРАВО ЯК ГАЛУЗЬ ПРАВА 87.5 KB
  Лекція 1. ЗЕМЕЛЬНЕ ПРАВО ЯК ГАЛУЗЬ ПРАВА План: 1. Предмет земельного права. 2.Поняття земля земельна ділянка. 3. Методи і поняття земельного права. 4. Система земельного права. 5. Принципи земельного права. 6. Джерела земельного права. Питання для самоконтро
18160. РОЗВИТОК ЗЕМЕЛЬНО – ПРАВОВОГО РЕГУЛЮВАННЯ В УКРАЇНІ 82 KB
  Лекція 2. РОЗВИТОК ЗЕМЕЛЬНО – ПРАВОВОГО РЕГУЛЮВАННЯ В УКРАЇНІ План: 1.Часи аграрної реформи в Російській імперії середини XIX сторіччя. 2. Пореформений період другої половини XIX початку XX сторіччя. 3. Столипінська аграрна реформа в Росії. 4. Розвиток земельно
18161. ПОНЯТТЯ ТА ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ЗЕМЕЛЬНОЇ РЕФОРМИ В УКРАЇНІ 61.5 KB
  Лекція 3. ПОНЯТТЯ ТА ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ЗЕМЕЛЬНОЇ РЕФОРМИ В УКРАЇНІ План: 1. Передумови земельної реформи. 2. Поняття земельної реформи у правовій доктрині України. 3. Мета завдання напрямки земельної реформи. 4. Земельні реформи в історії Україні. Питання...
18162. ПРАВО ВЛАСНОСТІ НА ЗЕМЛЮ 75.5 KB
  Лекція 4. ПРАВО ВЛАСНОСТІ НА ЗЕМЛЮ План: 1. Поняття права власності на землю та особливості його об'єкту. 2. Змісту права власності на землю та особливості права володіння земельними ділянками. 3. Особливість права користування земельними ділянками. 4. Особливіст...
18163. ФОРМИ ПРАВА ВЛАСНОСТІ НА ЗЕМЛЮ 92 KB
  Лекція 5 ФОРМИ ПРАВА ВЛАСНОСТІ НА ЗЕМЛЮ План: Право приватної власності на землю. Право державної власності на землю. Право комунальної власності на землю . Право власності на землю Українського народу. Право колективної власності на землю. Пи
18164. ПРИВАТИЗАЦІЯ ЗЕМЕЛЬНИХ ДІЛЯНОК 83.5 KB
  Лекція 6 ПРИВАТИЗАЦІЯ ЗЕМЕЛЬНИХ ДІЛЯНОК План: Поняття та правові моделі приватизації. Приватизація земельних ділянок із земель запасу та земельних ділянок надані раніше у користування громадянам. Приватизація земельних ділянок колективами громадян ю...
18165. НАБУТТЯ ПРАВА ВЛАСНОСТІ НА ЗЕМЕЛЬНІ ДІЛЯНКИ ЗА ЦИВІЛЬНО - ПРАВОВИМИ УГОДАМИ 81 KB
  Лекція 7. НАБУТТЯ ПРАВА ВЛАСНОСТІ НА ЗЕМЕЛЬНІ ДІЛЯНКИ ЗА ЦИВІЛЬНО ПРАВОВИМИ УГОДАМИ План: 1. Загальні положення. 2. Купівля – продаж. 3. Міна. 4. Дарування. 5. Спадкування. 6. Рента. Питання для самоконтролю: Питання для самостійного опрацювання: 1. Загальні ...
18166. ПРИПИНЕННЯ ПРАВА ПРИВАТНОЇ ВЛАСНОСТІ 84 KB
  Лекція 8 ПРИПИНЕННЯ ПРАВА ПРИВАТНОЇ ВЛАСНОСТІ План: Припинення права приватної власності як санкція за вчинене правопорушення. Викуп земельних ділянок приватної власності для суспільних потреб Примусове припинення права власності. Викуп земельних...
18167. ПРАВО ЗЕМЛЕКОРИСТУВАННЯ 95 KB
  Лекція 9. ПРАВО ЗЕМЛЕКОРИСТУВАННЯ План: Поняття права землекористування Особливості підстав виникнення права землекористування Особливості підстав припинення права землекористування Захист права землекористування Питання для самоконтро