В.Г. Блохин - Современный эксперимент (1062943), страница 39
Текст из файла (страница 39)
7.б. ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ СХЕМ ДЛЯ АНАЛИЗА ГРАДИЕНТНЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ Одним из основных составляющих рабочих элементов конструкций ЭС являются слои металлов, диэлектриков и полупроводников. Поэтому большое значение имеет равномерность распределения толщины различного рода слоев н пленок по поверхности плат н подложек. Неравномерность распределения геометрических размеров этих слоев не обеспечивает идентичности функциональных параметров изготавливаемых изделий. Особо важную роль нграет неравномерность распределения толщины резистивных и диэлектрических пленок в технологии пленочных микросхем.
приводящая к н!.Вос1ц)оизво;!пыости тонкопленочных резисторов и кои- 168 0,мни Его ЛФ 700 /00 !00 / 2 Рис. 7.21, Эмпирическая точност. ная диаграмма процесса напыления тонкопленочных резистороа, за параметр качества которык принимается их ширина 6! — Х-Х вЂ” изменение цзнтроз группяро. нанна погрешностей ширины рззнста. роз; — — — изменение средних нзздрати нсзнз знзченяй ширины рззнсто Роя! 1 — ИОРЗДКОЗЫй НОМЕР ЦИКЛа НЗ. пылезнз !70 !555 5,5 аа 55 гЫ.п5 и дг йе а5 25 ау 55 0 52 йа 45 йд 575 Рис. 7.24. Профильные кривые толщины тонких плевок, полученных термовакуумным напылением прн использовании поверхностного испарители Рис. 7.23.
Профильные кривые толщины тонких пленок, полученных термовакуумным напылением при использовании точечного нс. парители: !! гы а,а; и! ты=о.а; а! г!и =1; ч! гы !д 'ьч денсаторов. Неравномерность толщины оксидных, диффузионных и эпитаксиальных слоев служит одной из причин невоспронзводимости параметров активных структур полупроводниковых микросхем. Не меньшее значение придается равномерности фоторезистивных покрытий в фотохимических процессах. Большую роль для качественного монтажа играет равномерность слоев припоя нв контактных площадках печатных плат, особенно подложек микросхем.
Рассмотрим основы методики анализа погрешностей распределения по толщине различного рода пленок и слоев, используемых в микросхемах, Как известно, при нанесении различного рода слоев !независимо от их вида и способа получения) практически в каждом случае материал покрытия без применения надлежа!цих мер образует слой, имеющий не только случайный разброс по толщине, по и некоторое систематическое изменение толщины по поверхности подложки. В подтверждение сказанного па рис.
7.23 н 7.24 приведены примеры теоретически рассчитанных профилей топких пленок, полученных термовакуумным испарением при использовании точечно-- го и поверхностного испарителей. Здесь по оси абсцисс отложена величина отношения расстояния от центра подложка до периферии б к расстоянию от испарителя до плоскости конденсата г7, а по оси ординат — относительная толщина пленки уг7йо (й — толщина пленки в любой точке поверхности подложки; йе — в центре подложки) . Кривые, приведенные на рнс. 7.23 и 7.24, построены для различных отношений и!г7, где и — радиус источника испарения.
Анализ кривых показывает, что в зависимости от координаты под- ! 69" д еле д тле 50 1 дт и' цт д 5 м,"' йил р исклр ' * ~илии траэубы р) ло1лр»ли л,или ',Р 0,5 О л ~(адар рррлинли тй 15 д ин ттнс. 7.25. Профильные кривые толщины фотортмнста, нанесенного на подложку методом неитрифугиронанин: а. при концентрации лака 5 то1 5 — прн концентрации лака !О %; в — прн кон. пентрапии лака 15 е5; Š— толщине оленки; Š— расстояние от центра цодломкл до еернфернн ,ложки (расстояния от центра подложки до периферии) изменение толщины тонкой пленки происходит по вполне определенному закону. Физическая закономерность изменения толщины пленки в зависимости от расстояния центр подложки — периферия описывается аналитическими выражениями на основе известного закона Кнудсена — Ламберта (закон «косинуса»), На рис. 7.25 приведены профили слоев фоторезиста (полнвинилцинамата), нанесенного иа поверхность подложки методом центрнфугнрования.
Как уже отмечалось, толщина фоторезистивных покрытий имеет определенное закономерное измерение по подложке в зависимости от частоты вращения центрифуги и вязкости фоторезиста. Погрешности параметров интегральных компонентов, распределенных определенным образом па поверхности отдельно взятой подложки, удобно называть градиентными, а сам процесс их образования — «эффектом подложки». Лналогом полного распреде.ления производственных погрепшостей здесь может служить распределение совокупности элементарных участков пленки, покры.
вающей поверхность отдельно взятой подло>яки. Такие участки могут быть представлены не только в единицах измерения толщины покрытия, но и в косвенном выражении: сопротивлением элементарных участков резистивной пленки, емкостью элементарных конденсаторов, образованных диэлектрической пленкой, нараметрами активных структур эпнтаксиально-диффузионных слоев и т. д. Аналогом мгновенных распределений могут служить параметры элементарных участков пленки, расположенных в окрестностях .определенных координатных линий подложки с началом коорди- 7О нат в ее центре. Так, согласно закону Кнудсена — Ламберта кон- (1:, денсат тонкой пленки на концентрических линиях относительно центра подложки прн использовании изотропных точечных испа.
рителей имеет в среднем равную толщину и, следовательно, элементарные участки, расположенные в непосредственной близости к этим линиям, нме>от также в среднем равную толщину (линии «равной толп>нны»). В этом н подобных случаях аналогом аргумента (, в качестве которого ранее выступало время, будет координата подложки нли некоторая другая величина в зависимости от рассматриваемой ситуации. Изображенные на рнс.
7.23 — 7.25 профильные кривые можно рассмапрннать, как аналоги соответствующих функций а((), где > — координата подложки, а дополнив их информацией о рассеивании отдельных элементарных участков пленки г>тноснтельно соответствующих средних значений, получим представление и об аналогах функций (>((). Тогда можно предположить, что право- сторонняя асимметрия распределений на рнс. 7.!4 и 7.15 объясняется нелинейным изменением среднего значения толщины фоторезиста согласно одной из рассмотренных ранее теоретических схем суммы случайных и неслучайных слагаемых. «Спрямленне» кривых при увеличении частоты вращения центрифуги и снижении вязкости фоторезнста и приближение при этом распределений толщины фс>торезнста на подло>кках к гауссовскому закону могут служпть подтверждением этого предположения.
Как показывает практика, распределения градиентных п>грешпостей параметров интегральных компонентов и толщины некоторых покрытий во многих случаях отличаются от гауссояского за- $ кона, Так, на рнс. 7.26, а изображено распределение сопротивления резисторов, расположенных па поверхности снталловой п<>д- Р,Рм Ш> 5; ГРР Р. Р 17 М 2Р Ра Р) дРл а, мл Г>пс. 7.26. Распрел>мс;пнс сопротпвлення тонкопленочных резнсторов нз понсрхоо- стн подло.ккп прп расстанная >1=-.150 мм от аснар>меля до полложкк: и —. >пстограмма распрел>лююн; 6-- аналог точностноя анаграммы >тропесса> и и>> -- число резнстпрпз в соотве>ттвумпм.м н>пернеле; ~~~ ю> — оамсе чнсло резнсторов; 4" рагс>опнне пт Панара подложке ло пера>рсрнн, > — нзмененне срелннх апач>вна сппра. тз>ст ю>ч рс юст>ача на лнннак равной тале>нна>: у — нзмснснке средина каадратп >сскнк .пм >сею~а сппретнв,>сена >квас>орса н ° лнннвх равное т л>анны 171 Рис.
7.27. Полигон распределений высоты полуды контактных площадок при горячем лужении: т> — числа кавтокткых клок>злак, соатветствуюыкх конкретной высоте сосуды д>> >ВОО УОО и О >О а 77 7О ут тО ЗО й или Пример 3. Прп папылепш> резисторов методом термовзкуумного испареаия распределение пх сопротивлений нз отдельно влитой подложке при достаточно малом расстоянии между неподвижными подложкой н испарнтслем независимо от тсхиоло>.ис>ескнх режимов испарения резко отличается от гауссовского закона (см. рве.
7 26). !72 ложки размером 60Х48 мм. Резисторы получены методом термовакуумного напыления через свободную тест-маску при сравпительно небольшом расстоянии от испарителя до подложки ()6 ем). Как видно из рис, 7.26, а, полное распределение тоикоплеиочных резисторов отличается резкой праностороицей асимметрией. Проверка по критерию Пирсона (хи-квадрат) показала, что оно ие соответствует гауссовскому закону распределения. Иа рис.
7.26, б изображены кривая изменения средиих значений сопротивления иа линиях равной толщины и соответстпу>ощие ей кривые измеиеиия средних квадратических зцачеиий. Представлеииые кривые являются, по существу, аналогом эмпирической точцостпой диаграммы процесса. Более строгое исследование позволяет сделать вывод о том„ что вид полного распределения ца рис.?.26, и не случайный, а соответствует определеииой теоретической схеме возникновения производственных погрешностей.
На рис. 7.27 представлены результаты анализа процесса лужения контактных пло>дадо>с Распределение высоты полуды оказалось асимметричным. Здесь возиикиовение градиентных цогрешиостей высоты полуды также подчщгяется определенной теоретической схеме, причем в данком случае вообще ие принимается во внимание аргумент й и элементарные контактные площадки, покрытые полудой па отдельно взятой гюдложке, рассматриваются как совокупность ряда партий с рвзлпчпг>й геометрией коп>пктиых плс>шапок и проводников. Приведем примеры анализа градиентных пшрешцостей в технологии тонкопленочных гибридных микросхем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
