 |
Характеристика состояния метрологического обеспечение технологического процесса производства 3D модулей.
|
|
|
|
ВВЕДЕНИЕ
Анализ отечественных и зарубежных публикаций по проблеме 3D интеграции, в том числе материалов конференций, проводимых Sematech, подтвердил необходимость применения различных технических средств на этапах освоения производства, при анализе отказов и т.д. Часть этих средств должна быть доступна технологу в оперативном режиме (электрические измерения, оптическая и растровая микроскопия). Более сложные методики и аналитическое оборудование могут располагаться в центрах коллективного пользования при Вузах.
Таким образом, включение в лекционный курс конкретных разделов продиктовано необходимостью для специалистов, занимающихся разработкой и производством 3D изделий, знать возможности современных контрольно-измерительных средств и эффективно их использовать.
Задачей дисциплины является получение знаний принципов работы, технических характеристик приборов и оборудования, особенностей их применения.
В результате изучения курса студент должен:
- знать принципы работы, характеристики и параметры современных средств анализа и контроля микроэлектронных систем (МЭС), микроэлетромеханических систем (МЭМС) и микрооптоэлектромеханических систем (МОЭМС);
- уметь выбирать тип контрольно-измерительных приборов и устройств для применения в проектируемом технологическом оборудования (работа in situ) или для встраивания в технологическую линию (on line), уметь анализировать влияние контрольно-измерительных средств на качество изделий, производительность и надежность оборудования;
- иметь навыки измерения параметров физических структур производимых изделий с использованием современного аналитического оборудования.
|
|
|
Характеристика состояния метрологического обеспечение технологического процесса производства 3D модулей.
Общая характеристика основных технологических процессов в 3D интеграции.
Анализ тенденций в развитии 3 D интеграции позволил выделить несколько основных направлений:
Система в корпусе чип на чипе — Si-P (system in packaging)
Система чип на пластине
Система пластина на пластине — WLP (Wafer level packaging)
В первом случае мы имеем чисто сборочные операции и основной аспект- это входной контроль чипов, контроль качества присоединения проволочных выводов и параметрический и функциональный контроль на выходе. Эти задачи решаются методами электрических измерений и оптическими методами.
Технология пластина на пластине — это сложный процесс с использованием комплекса технологических операций:
- химико-механическая полировка;
- фотолитография
- сращивание кремниевых пластин;
- формирование отверстий в пластине;
- металлизация;
- внутренние соединения через сквозные отверстия в кремниевой пластине и присоединение внешних выводов.
Все эти операции влияют на качество изделий и должны контролироваться прежде всего техническими средствами технологического оборудования.
Однако многие параметры структур, такие как дефекты исходных пластин и структур на разных этапах технологического процесса требуют более сложных аналитических методов.
Эти проблемы существуют в технологии полупроводниковых приборов и СБИС и решаются с применением различных методов:
- современная оптическая микроскопия (конфокальные микроскопы, использующая излучение видимой и инфракрасной области спектра.
- растровая электронная микроскопия;
- просвечивающая электронная микроскопия;
Последняя особенно эффективна при анализе внутренних дефектов.
Анализ поверхностных дефектов осуществляется методами Оже спектроскопии, ЭСХА, применением сканирующего туннельного микроскопа (СЗМ) и атомного силового микроскопа (АСМ).
|
|
|
Анализ зарубежных публикаций по проблеме 3D интеграции, в том числе материалов конференций, проводимых Sematech, подтвердил необходимость применения различных технических средств на этапах освоения производства, при анализе отказов и т.д. Часть этих средств должна быть доступна технологу в оперативном режиме (электрические измерения, оптическая и растровая микроскопия). Более сложные методики и аналитическое оборудование могут располагаться в центрах коллективного пользования при Вузах. Так в техническом университете находится ведущая лаборатория электронно-микроскопических методов исследования. Такой же подход может быть реализован при изучении методик использования Оже-спектроскопии, СЗМ, АСМ.
Таким образом, включение в учебное пособие конкретных разделов продиктовано необходимостью для специалистов, занимающихся разработкой и производством 3D изделий, знать возможности современных контрольно-измерительных средств и эффективно их использовать, в том числе с привлечением специалистов и оборудования центров коллективного пользования..
Классификация средств и систем контроля в технологии микро и наноэлектроники.
Автономные методы контроля в технологии микро и наноэлектроники:
– зондовые методы измерения электрических параметров полупроводниковых пластин и структур;
– методы контроля параметров полупроводниковых пластин и структур, основанные на емкостной спектроскопии.
– методы контроля геометрических параметров полупроводниковых пластин и структур (конфокальные оптические микроскопы, эллипсометрия).
Физико-аналитические методы:
- контроль поверхностных загрязнений методами Оже-спектроскопии и ЭСХА. растровые Оже микроскопы.
- контроль параметров поверхности в зондовых туннельных микроскопах;
- контроль дефектов полупроводниковых подложек и структур методами акустической и оптической спектроскопии (растровые электронные микроскопы, сканирующие акустические микроскопы, сканирующие инфракрасные микроскопы);
Встраиваемые в технологическое оборудование технические средства, обеспечивающие контроль и управление параметрами технологических процессов:
|
|
|
- контроль температуры при проведении процессов окислении, диффузии, осаждения пленок;
- контроль потоков парогазовых смесей;
- контроль параметров плазмы.
- контроль позиционирования в установках фотолитографии;
- реализация временных диаграмм технологии.
Технические средства параметрического и функционального контроля, применяемые на выходном контроле изделий микроэлектроники и наноэлектроники:
- технические средства параметрического контроля;
- технические средства функционального контроля.
.
|
|
|
