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

11678. Моделювання та мінімізація логічних функції в різних пакетах прикладних програм 1.39 MB
  Використання електроніки в електроенергетиці, є досить розвинене. Майже усі технологічні процеси в галузі електроенергетики автоматизуються за допомогою змодельованих на ЕОМ процесів та схем. Найпоширеніше використання має алгебра логіки, яку далі розглянемо більш детальніше.
11679. Ітераційні методи розвязання систем лінійних алгебраїчних рівнянь. Метод Зейделя. Метод релаксації 40.97 KB
  Лабораторна робота №2 Ітераційні методи розвязання систем лінійних алгебраїчних рівнянь. Метод Зейделя. Метод релаксації. Мета роботи: познайомитися з ітераційними методами розвязання систем алгебраїчних рівнянь реалізувати заданий за варіантом метод у серед...
11680. МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА К-22 УГЛЕПОДГОТОВИТЕЛЬНОГО ЦЕХА №1 ЧерМК ОАО «Северсталь» 1.26 MB
  Развитие электропривода связывается с разработкой российским академиком Б. С. Якоби первого двигателя постоянного тока вращательного движения. Использование данного мотора на небольшом судне, которое в 1838 году произвело пробные поездки на Неве...
11681. Розвязання систем нелінійних рівнянь. Метод Ньютона 44.19 KB
  Лабораторна робота №4 Тема: Розвязання систем нелінійних рівнянь. Метод Ньютона. Мета роботи: познайомитися з методами розвязання систем нелінійних алгебраїчних рівнянь реалізувати заданий за варіантом метод у середовищі МatLAB. Завдання для виконання лаборат
11682. Автоматизація управління персоналом на базі програмного засобу Система:Кадры 117.73 KB
  Лабораторна робота №5 Тема: автоматизація управління персоналом на базі програмного засобу Система:Кадры. Мета роботи: набути практичних навичок роботи з автоматизованою системою кадрового обліку Кадры навчитися вести безперервний облік персоналу підприємства...
11683. Организация работы лесопилки с использованием инновационных программных продуктов 720 KB
  1. Минимизация отходов лесопилки Пилорама заготавливает оцилиндровывает и сушит 20футовые брёвна которые в дальнейшем используются для строительства бревенчатых домов бань и т.п. Поступил новый заказ для которого требуется 275 шт. 8футовых 100 шт. 10футовых и 250 шт. 12фу...
11684. Системи счислення в ЕОМ 64.5 KB
  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1 Тема: Системи счислення в ЕОМ. Ціль: Знайомство системами счислення в ЕОМ виконання арифметичних дій вивчення правил переведення із однієї системи счислення до іншої. Теоретичні відомо...
11685. Застосування спеціального програмного забезпечення для роботи з 8-ми розрядним мікропроцесором 309 KB
  Лабораторна робота №2 Застосування спеціального програмного забезпечення для роботи з 8ми розрядним мікропроцесором. ЗАВДАННЯ Відповідно до свого варіанта завдання за допомогою емулятору процесора К580ВМ80 записати та виконати прості арифметичнологічні операці
11686. Реалізація логічних та арифметичних операцій за допомогою восьми розрядного мікропроцесора 214.5 KB
  Лабораторна робота №3 Тема: Реалізація логічних та арифметичних операцій за допомогою восьми розрядного мікропроцесора. Мета: Перевірити на практиці правильність виконання різноманітних операцій. ЗАВДАННЯ Відповідно до свого варіанта використовуючи емулятор пр