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

27229. Определите методику работы с картой в зависимости от выбранного типа урока истории 30 KB
  Создание представлений об историческом пространстве ведется с помощью исторической карты. Школьная историческая карта будучи разновидностью исторической карты вообще служит для наглядного пространственного изображения тех событий явлений и процессов знакомство с которыми осуществляется в рамках преподавания истории. приступая к изучению истории какойлибо страны надо при помощи карты показать географическую обстановку этой страны с точки зрения влияния природных условий на хозяйство быт населения. Также правилами работы с картой для...
27230. Продумайте методику работы с понятиями разной широты обобщения в зависимости от выбранного типа урока истории 23 KB
  Виды понятий Пути формирования понятий ИНДУКТИВНЫЙ Изучение фактов формирование представлений Выделение существенных признаков понятий Определение понятия Применение ДЕДУКТИВНЫЙ: сначала дается теория затем понятия раскрываются при помощи множества различных фактов постепенно обогащаются из темы ктеме конкретизируются фактическим материалом.
27231. Предложите приемы проблемного обучения на конкретном уроке истории 23 KB
  Предложите приемы проблемного обучения на конкретном уроке истории ПРОБЛЕМНОЕ ОБУЧЕНИЕ организованный преподавателем способ активного взаимодействия субъекта с проблемнопредставленным содержанием обучения в ходе которого он приобщается к объективным противоречиям научного знания и способам их решения. Достоинства проблемного обучения: 1.
27232. Покажите приемы использования метода Шаталова на уроке истории 23 KB
  Покажите приемы использования метода Шаталова на уроке истории КОНСПЕКТ представляет собой наглядную схему в которой отражены подлежащие усвоению единицы информации представлены различные связи между ними а также введены знаки напоминающие о примерах опытах привлекаемых для конкретизации абстрактного материала. Таким образом опорный конспект система опорных сигналов в идее краткого условного конспекта представляющего собой наглядную конструкцию заменяющую систему фактов понятий идей как взаимосвязанных элементов целой части...
27233. Продемонстрируйте возможности использования проектного обучения на уроке истории 24 KB
  Разработка проектного задания которая может включать публикации для родителей или какойлибо другой аудитории с целью распространения информации о начале проекта его целях и задачах информацией о возможной помощи родителей своим детям. Для успешного завершения проекта группы должны иметь равноценный состав.Разработка проекта.Оформление результатов проекта.
27235. Определите возможности использования дебатов на уроке истории 24.5 KB
  определите возможности использования дебатов на уроке истории ДЕБАТЫ чётко структурированный и специально организованный публичный обмен мыслями между двумя сторонами по актуальным темам. Классификация дебатов на уроках истории: а проблемные дебаты предусматривают знакомство участников с историографическими концепциями затрагивают ключевые дискуссионные проблемы например Роль варягов в образовании Древнерусского государства Влияние ордынского ига на историческое развитие Руси; б экспрессдебаты по минипроблемам дебаты в...