Обеспечение и ускоренная оценка качества микросхем по результатам физико-технической экспертизы (15.03.2010)

Автор: Дорошевич Виктор Казимирович

Дорошевич Виктор Казимирович

ОБЕСПЕЧЕНИЕ И УСКОРЕННАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА МИКРОСХЕМ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ

Специальность - 05.02.23 – Стандартизация и управление качеством продукции

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва 2010

Диссертационная работа выполнена в открытом акционерном обществе «Центральное конструкторское бюро «Дейтон»

Официальные оппоненты – доктор технических наук, профессор,

Горнев Евгений Сергеевич

– доктор технических наук, профессор,

Николаев Василий Николаевич

– доктор технических наук, профессор,

Шульгин Евгений Иванович

Ведущая организация – Открытое акционерное общество

«Ангстрем»

Защита состоится 21 октября 2010 г. в ___ часов

на заседании диссертационного совета Д 212.131.04 в Московском Государственном институте радиотехники, электроники и автоматики (техническом университете) по адресу 119454, Москва, пр-т Вернадского, 78, ауд. В-223.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского Государственного института радиотехники, электроники и автоматики (технического университета)

Автореферат разослан «_____» ____________ 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент С.Н. Замуруев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Обеспечение качества и надежности микросхем имеют особую значимость, так как характеристики этих изделий во многом определяют тактико-технические характеристики радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) созданной на их основе.

Динамичность и жесткость требований к качеству микросхем (ИС) обусловливают высокую остроту (как с технической, так и экономической позиций) проблемы оценки качества для вновь создаваемых ИС с целью выполнения заданных требований и обеспечения дальнейшего их роста. Главная цель состоит в том, чтобы разработать и поставить ИС быстрее, дешевле и лучшего качества.

Для получения достоверной информации о качестве ИС и предупреждения отказов, внимание должно быть уделено исследованиям физических причин отказов. В связи с этим возникает необходимость в разработке оперативных методов оценки качества ИС, позволяющих в короткий срок определить истинное значение показателей качества, уровень технологического процесса производства, и создании на их основе эффективной системы обеспечения требуемого уровня качества. То есть актуальна проблема получения оценок качества ИС, их устойчивости к внешним воздействующим факторам за короткое время не путем непосредственных натурных или даже ускоренных испытаний, а посредством проведения физико-технической экспертизы элементов ИС (химического состава среды в подкорпусном объеме, металлизации, активных элементов, слоев диэлектрика и т.д.) и микросхем в целом.

Большое значение приобретает разработка и применение физико-технических методов определения и контроля качества ИС для различных этапов производства и диагностики.

Эта задача может быть решена посредством физико-технической экспертизы (ФТЭ) путем проведения исследований по установлению элементов конструкции и кристалла, параметров и критериев, алгоритма и порядка проведения физико-технической экспертизы. Для экспертизы могут быть использованы тестовые структуры, проектные нормы, методики интегральной оценки качества ИС (контроль температурного поля, распределения потенциалов, метод наведенного заряда); методики контроля геометрических параметров элементов ИС (линейные размеры, конфигурация, рельеф,), анализа качества материалов (заряд в диэлектрике, время жизни носителей заряда, пористость диэлектрических и проводящих слоев); анализа качества конструкции (корпуса, состава среды подкорпусного объема, коррозионная стойкость). По результатам анализа делается оценка устойчивости ИС к внешним воздействующим факторам.

Однако опыт проведенных испытаний и исследований отказавших ИС показывает необходимость доработки этих и разработки других методик, которые дополняются оценками соответствующих показателей качества и критериальных параметров. Например, наряду с оценкой стойкости ИС к разрядам статического электричества, необходимо оценивать их стойкость к электроперегрузкам. При оценке коррозионной стойкости ИС существующий метод оценки может быть дополнен методикой контроля газового состава подкорпусного объема и т.д.

Необходимым условием при определении параметров и отработке соответствующих критериев оценки качества элементов конструкции ИС, а также для подтверждения возможности использования методик физико-технической экспертизы, должны проводиться натурные, в том числе ускоренные испытания, подтверждающие приемлемость методик и достоверность критериев оценки.

Исходя из изложенного, настоящая работа посвящена решению актуальной проблемы - обоснованию технических и технологических решений, связанных с разработкой методов обеспечения и ускоренной оценки качества ИС.

Решение данной задачи включает выполнение исследований по ряду важнейших ее составляющих.

Во-первых, определить требования к процессам разработки и производства и прежде всего технологическому процессу.

Во-вторых, необходимо установить элементы конструкции и кристалла, параметры и критерии для контроля и оценки качества ИС, на основе полученных причинно-следственных связей между дефектами, отказами, технологическими операциями.

В-третьих, следует разработать маршрут (порядок проведения) физико-технической экспертизы.

В-четвертых, необходимо выбрать, уточнить и разработать методики оценки качества ИС на основе использования физико-технического метода. При этом в качестве одной из важных составляющих задач исследования выделена разработка математических моделей оценки точности визуального контроля, не зависящей от свойств контролируемой партии и надежностных характеристик функционально сложных сверхбольших интегральных микросхем на основе суперкристаллов.

Рассмотреть особенности применения статистических методов для оценки качества технологических процессов. Предложить метод статистического контроля технологических процессов изготовления микросхем для партий малого объема при прерывистом производстве.

Основой для проведения исследований служит сбор и обработка данных о причинах отказов ИС в процессе производства и эксплуатации, влияния конструктивно-технических решений, технологических операций, материалов на качество интегральных микросхем.

Вопросам предотвращения отказов ИС и повышения их качества уделяется большое внимание также и за рубежом. Анализ отказов превращается в анализ способов совершенствования конструкции, ИС и процесса производства, то есть в анализ способов предотвращения отказов. Выход годных функционально сложных интегральных микросхем в большинстве производств не высок, что существенно снижает эффективность производства, причем чем сложнее ИС и чем больше площадь кристалла, а значит чем дороже ИС, - тем меньше процент выхода годных. Именно поэтому обеспечение качества на этапах разработки и производства, диагностика в процессе производства, исследование способов предотвращения отказов должны в значительной степени занять место контрольных испытаний в конце производства. Эти методы являются существенным фактором повышения выхода годных ИС, применение их позволяет минимизировать реальную стоимость ИС. Причем высокая стоимость современных ИС делает экономически эффективными затраты на совершенствование процесса производства и внедрение оптимальных методов повышения выхода годных ИС, ориентированных на предотвращение отказов.


загрузка...