Производственный контроль (контроль параметров на стадии производства)

Производственный контроль (контроль параметров на стадии производства) Контроль готовых изделий

Включает в себя: • Операционный контроль • Контроль технологического процесса • Приёмочный контроль

1. Геометрические размеры 2. Электрофизические характеристики 3. Химические свойства 4. Механические свойства 5. Кристаллографические характеристики

Линейные размеры элементов Толщина слоёв Глубина залегания слоёв Рельеф травления

Удельное сопротивление Поверхностное сопротивление Температурный коэффициент сопротивления Концентрация примесей Профиль концентрации примесей Диэлектрическая постоянная Тангенс угла потерь Напряжение пробоя Плотность поверхностных состояний Вольтамперные характеристики Вольтфарадные характеристики Тип проводимости

• элементный состав • химический (фазовый) состав • скорость травления

• механические напряжения • пористость • твёрдость • трибологические свойства • адгезия

o кристаллическая структура o наличие дефектов кристаллической структуры o размер кристаллических зёрен

Принцип метода: Основан на анализе зависимости ВЧ-ёмкости МОП-структуры от внешнего напряжения. Изменение ёмкости вызвано модуляцией внешним напряжением ёмкости приповерхностной области пространственного заряда Объекты контроля: Ёмкости p - n переходов, выпрямляющих контактов металл-полупроводник; структуры металл-диэлектрик-полупроводник

Суммарная ёмкость структуры: Ёмкость слоя окисла: Ёмкость области обеднения полупроводника:

1. измерение на высокой частоте при быстром изменении напряжения смещения 2. измерение на высокой частоте при медленном изменении напряжения смещения 3. измерение на низкой частоте при медленном изменении напряжения смещения

Пространственный заряд не успевает сформироваться из-за быстрого изменения напряжения смещения

Неосновные носители начинают заряжать обеднённую область, но не успевают за скоростью изменения ВЧ-сигнала и ёмкость остаётся постоянной

Образуется обеднённый слой, заполненый неосновными носителями, и может образоваться инверсионный слой, неосновные носители двигаются вместе с изменением сигнала

Ø ёмкость, толщину диэлектрика Ø концентрацию носителей, ёмкость плоских зон Ø величину заряда в диэлектрике и на границе раздела Ø начальный изгиб зон, плотность подвижных состояний Ø стабильность заряда на границе раздела и наличие гистерезиса Ø характеристики, времена поверхностных состояний

§ напряжение пробоя § коэффициент усиления § токи утечки § сопротивление резистивных элементов и т. п.

микрозондовый манипулятор с микроскопом (увеличение 1500 х) и ультразвуковым резаком прецезионный анализатор полупроводниковых приборов HP 4156 B фирмы Hewlett-Packard(USA) прецезионный LCR измеритель HP 4275 фирмы Hewlett-Packard(USA) телекамера с монитором рабочая станция HP 715 с программным обеспечением IC-CAP фирмы Agilent(USA) микрозондовый манипулятор для C-V измеренний электронный блок управления LCR измерителем компьютер

Анализ внешнего вида и локализация базовых элементов на кристаллах ИМС с использованием ультразвуковой резки Локальное контактирование к базовому элементу ИМС (область контактирования диаметром ≥ 1 мкм, расстояние между зондами ≥ 5 мкм) Полностью автоматизированное измерение вольт-амперных и вольт- фарадных характеристик базовых и тестовых элементов ИМС на кристалле и в корпусе в следующих диапазонах: - ток I от 1 f. A до 100 m. A - напряжение U от 2 мк. В до ± 100 V (при рассеивающей мощности измеряемого элемента до 2 Вт) - ёмкость C от 1 ф. Ф до 100 мк. Ф - индуктивность L от 1 п. Гн до 200 м. Гн - сопротивление R от 0, 01 м. Ом до 20 МОм при напряжениях ± 30 V Временно-зависимые I-V измерения Оцифровка и графическая обработка результатов измерений

Микроэлектроника, материаловедение и др. • Экстракция DC и AC SPICE-параметров элементной базы ИМС из результатов I-V и C-V измерений • Экстракция электрофизических характеристик диэлектрических и полупроводниковых слоёв и границ раздела между ними из результатов C-V измерений

1. Контактные 2. Бесконтактные

Особенности: Реализуются подачей электрического сигнала и снятием ответной реакции с образца иглообразными зондами, обеспечивающими контакт со структурой. Ø Четырёхзондовый Ø Шестизондовый Ø Сопротивления растекания

Особенности: Реализуются без механического контакта между измеряемой структурой и средством измерения. Ø Метод вихревых токов Ø Метод плазменного резонанса Ø Метод поглощения СВЧ-энергии

K=4. 53 для расположения зондов в линию

Погрешность метода составляет 4 -10% для d=0. 5 -2. 5 мкм 1. Температура среды 23± 2ºС, влажность 65± 15% 2. Эпитаксиальные слои измеряют не ранее чем через 30 мин. после выгрузки из реактора 3. Расстояние между зондами и границей образца должно быть не менее пятикратного расстояния между зондами 4. Расстояние между зондами должно значительно превышать диаметр контакта и более чем в 2 раза толщину структуры

1. Смещение зондов должно составлять менее 0, 01 от межзондового расстояния 2. Радиус закругления зонда должен быть менее 0, 05 от межзондового расстояния 3. Входное сопротивление зонда должно быть менее 10 Ом

1. Стабилизированный источник тока должен обеспечивать ток в диапазоне от 0, 001 до 100 м. А 2. Автоматический расчёт тока утечки 3. Пределы измерений от 10 -3 до 106 Ом/кв. 4. Время измерения менее 10 с

Оптический микроскоп Leica INM 100 фирмы Leica (Германия) Цифровая камера Polaroid DMC Ie Прецизионный сканирующий столик с блоком управления LSTEP 13 Графическая станция Принтер Tektronix Phaser 840 DP Штатив для макросъёмки (Copy Stand)

Обеспечивает: Наблюдение объектов в тёмном и светлом поле в режиме отражённого света, дифференциально -интерференционного контраста с использованием набора фильтров (зелёный, дневной свет, серый) и высокоразрешающих планарных объективов PL APO (1. 6 х, 2. 5 х, 10 х, 20 х, 50 х, 100 х, 150 х)

Обеспечивает: Сканирование по осям X и Y в пределах 200 мм Минимальный шаг сканирования – 0. 2 мкм Ошибка позиционирования – не хуже 0. 1 мкм Ручное или автоматизированное управление

Обеспечивает: Разрешение по кадру 400 х300, 800 х600, 1600 х1200 пикселей в цвете с глубиной 8 или 12 бит на цвет, и чёрно-белый с глубиной серого 8 или 16 бит Управление и передачу данных через скоростной интерфейс SCSI-II Формат сохраняемых файлов -. TIFF Для макросъёмки используется штатив с двумя осветителями и объектив с переменным фокусным расстоянием

Получение цифровых, «сшитых» из большого количества кадров (до 1000 шт. ), изображений топологий слоёв ИМС, включая ИМС с проектными нормами <1 мкм Анализ дефектообразования в полупроводниковых структурах Анализ отказов ИМС Измерение геометрических размеров элементов топологии