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

Автор: Дорошевич Виктор Казимирович

Для микросхем с большей степенью интеграции должен подтверждаться не меньший уровень надежности, чем для исходной микросхемы. Это может быть обеспечено испытанием выборки с общим количеством эквивалентных элементов не менее nох nо.

Таким образом для одних и тех же условий и режимов испытаний можно записать

niх ni= nох nо ,

что позволяет определить объем выборки для i – микросхемы по формуле

, (2.9)

Например, для проведения кратковременных испытаний на безотказность микросхем первой и второй степени интеграции объем выборки составляет 80 штук, а для микросхем восьмой степени интеграции – десять.

Третья глава посвящена исследованиям по определению элементов конструкции и кристалла, параметров и критериев ускоренной оценки качества микросхем.

Важнейшее значение в обеспечении надежности ИС имеет задание и реализация конструктивно-технологических требований. Рассмотрено влияние на надежность ИС конструкции, элементов микросхем, подложки, качества термокомпрессионных соединений, фоторезиста, пассивации окисла, металлизации, корпуса и др. Не соблюдение требований к конструктивно-технологическим решениям приводит к возникновению различных видов дефектов. Так, например, наличие кислородных выделяющихся фаз в кристалле может привести к чрезмерным токам утечки. Недостаточная толщина фоторезиста приводит к трещинам под действием напряжения. Смещение масок может привести к разрывам в цепях. Чрезмерное напряжение в процессе термокомпрессии может привести к появлению трещин в контактных площадках. Проколы в фоторезисте приводят к коротким замыканиям. Расширение областей диффузии вызывает более низкое пробивное напряжение р-n переходов.

Исследована взаимосвязь видов дефектов и механизмов отказов микросхем с технологическими операциями: термокомпрессией, фотолитографией, диффузией имплантацией, окислением, металлизацией.

Исследовано влияние качества материалов на надежность микросхем. Наибольшее влияние на надежность микросхем оказывают полупроводниковые материалы, фотошаблоны, корпуса.

Приведены аналитические соотношения по предельному отклонению значений удельного сопротивления по торцу слитка и площади пластины. В качестве критериев эффективности проектирования, а также качества выполнения технологических операций, обработки исходных материалов предложены: однородность распределения удельного сопротивления по площади пластины; однородность распределения времени жизни неосновных носителей заряда в слитках и пластинах монокристаллического кремния; удельное сопротивление и толщины эпитаксиальных слоев в кремниевых однослойных эпитаксиальных структурах; время жизни неосновных носителей заряда в эпитаксиальных слоях. Стабильность параметров ИС во многом определяется содержанием кислорода в кремнии, попадание которого возможно вследствие взаимодействия расплава с тиглем.

На основании обобщения материалов влияния реализации конструктивно-технологических требований, взаимосвязи видов дефектов и механизмов отказов микросхем с технологическими операциями, качества материалов на качество ИС, а также анализа отказов микросхем, установлены причинно-следственные связи между видами, дефектами, характером их проявления, механизмами и причинами отказов ИС, которые целесообразно использовать при установлении параметров, критериев оценки качества микросхем при их физико-технической экспертизе.

Переход к БИС существенно влияет на распределение отказов, т. к. происходит уменьшение топологических размеров элементов. Уменьшение геометрических размеров элементов делает необходимым уменьшение электрических напряжений, толщины слоя окисла и металлического слоя, глубины диффузии и увеличение легирования. Это способствует возникновению различных типов отказов: кристаллографические дефекты, пробой окисла, электропережоги металлизации; коррозии металлизации.

Для достижения высокого качества, снижения стоимости и сокращения времени разработки должен быть изменен подход к организации создания БИС, заключающийся в том, чтобы перейти от решения проблем к предупреждению их возникновения, от нормирования количественных показателей надежности к снижению количества отказов и других проявлений ненадежной работы, от автоматизации отбраковки дефектных изделий к исключению возможности появления дефектов за счет использования методов физико-технической экспертизы микросхем.

Для количественного сертифицирования оператора при визуальном контроле целесообразно использовать математическое ожидание ?c и ( "порога" принятия решения оператором. В основе определения этих метрологических характеристик лежит процедура разбраковки им некоторой контрольной партии изделий по двум производственным нормам Yп1 и Yп2.

????$??$?????g ???????g

???????????????g

???????????@

???????????@

???????????@

??&???$?????@

???????????@

???????????@

???????????@

???????????@

???????????@

???????????@

???X???????????@???????????????@ ???????@

???????????@

????$??@

???X???????????@

???????@

???X???????????@

??$???????????@

?????????@

?????$???

?????????@

???????????@

(В этом случае величины ?С и ( определяются по формулам, полученным на основании выражений для рисков поставщика и заказчика ((12, (21):

, (3.1)


загрузка...