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

80582. Контроль расчетов и отражение дебиторской и кредиторской задолженности в бухгалтерской финансовой отчетности ГКУ «ИС района Хамовники» 113.14 KB
  Востребованность результатов исследований в области внутрихозяйственного контроля дебиторской и кредиторской задолженности определяется недостаточной степенью раскрытия ряда существенных теоретических и прикладных положений.
80583. Разработка стратегии продвижения бренда обучающего центра сферы услуг на российский рынок (на примере бренда «Академия Колористики и Геометрии Натальи Туниковской») 1.42 MB
  Объектом работы является бренд «Академия Колористики и Геометрии Натальи Туниковской». Предметом исследования является разработка стратегии продвижения бренда на российский рынок. В первой главе на теоретико-методологической основе рассмотрены базовые понятия бренда и его основных элементов...
80584. Проект реконструкции ОРУ-110 кВ на подстанции «Ингалинская» 304.05 KB
  Оборудование РУ по своим паспортным данным должно удовлетворять условиям работы как при номинальном режиме так и при КЗ. Аппараты и шины должны обладать необходимой термической и динамической стойкостью; изоляция оборудования должна выдерживать возможные повышения...
80585. Разработка мероприятия по наладке и эксплуатации вычислительного модуля (ВЧС) в составе устройства числового программного управления (УЧПУ) «Электроника МС2101» с выполнением реальной части 370.73 KB
  Целями дипломного проектирования являются: разработка мероприятий по наладке и эксплуатации вычислительного модуля (ВЧС) в составе УЧПУ «Электроника МС2101»; выполнение реальной части дипломного проекта, изготовление универсального прибора диагностирования (осциллографа) и программного обеспечения к нему.
80586. Особенности переводческих трансформаций в рассказах Э.По 384 KB
  В процессе перевода часто оказывается невозможным использовать соответствие слов и выражений, которые нам дает словарь. В подобных случаях мы прибегаем к трансформационному переводу, который заключается в преобразовании внутренней формы слова или словосочетания или же ее полной замене для адекватной передачи содержания высказывания.
80587. Рекреационные ресурсы и курортология 2.05 MB
  Структура рекреационного потенциала территории представляет собой систему, состоящую из двух ведущих блоков: ресурсной составляющей, представленной рекреационными ресурсами и социально-экономической составляющей, представленной материально-технической базой.
80588. Течения в Мировом океане 667 KB
  Учебное пособие посвящено одной из наиболее интересных проблем современной океанологии - теоретическому изучению течений в Мировом океане. Показаны основные силы, вызывающие движение в океане. Представлены сведения о математическом решении направления и скорости плотностных и дрейфовых течений.
80589. ФИЗИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ МАТЕРИКОВ И ОКЕАНОВ В ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ 1.77 MB
  Объектом изучения физической географии материков и океанов являются природные территориальные комплексы (ландшафты) Земли (ПТК), планетарные закономерности и морфоструктурные особенности их возникновения, развития и изменения под влиянием хозяйственной деятельности человека.
80590. Экологические проблемы Крыма 593 KB
  Решение экологических проблем, по-видимому, вряд ли возможно при развитии чисто рыночных отношений. Индустриально развитые страны после безуспешных попыток найти решение экологических проблем на путях развития рыночной экономики были вынуждены расширить и ужесточить государственное вмешательство...