Коледов Л.А. - Технология ИС (1086443), страница 65
Текст из файла (страница 65)
Проблемой создания технологических маршрутов производства БИС является обеспечение достаточно высокого процента выхода годных схем при условии сохранения их стоимости на экономически приемлемом уровне. Отдельные ячейки БИС, например триггеры, регистры, счетчики, полу- сумматоры, дешифраторы, мультиплексоры, усилители, ячейки заес понимающих устройств, нормально функционируют в том слу ае, ч сли они не содержат серьезных дефектов в структуре материала, ю зак ма 289 155 ~ ~~55 „20 3 1а =.92 "еП,'! И 2 2 я" 2 я' 25 Да 55 55 100 Числа ячеек Рис. 10.8 Зависниость процента выхода годных ВИС от числа ячеек а них Рис ки югц г — с терн в котором они сформированы, а также обрывов или коротких замыканий в соединениях между их элементами.
Если считать, что наличие таких дефектов приводит к выходу ячейки из строя, й считать появление таких дефектов в том или ином месте топологии БИС событием случайным, то процент выхода БИС, состоя-' щей из п ячеек, будет приблизительно равен проценту выхода годных каждой отдельной ячейки в степени п. Возведение в степень обьясняется тем, что вероятность выхода из строя каждой ячейки является независимым событием.
Здесь мы условно предполагаем, что отказ любой ячейки приводит к отказу всей БИС, что не всегда бывает так. Если каждая ячейка БИС может быть изготовлена с процентом выхода годных, равным 70 ою то для БИС из десяти таких ячеек процент выхода годных будет составлять 0,7'о-0,03, т.
е. около 3 ог. На рис. )0.8 показана зависимость процента выхода годных от числа ячеек в БИС при различных значениях процента выхода годных на одну ячейку, Если предположить, что с экономической точки зрения невыгодно изготовлять БИС с выходом годных менее ! ~о~, то из рисунка следует, что даже для схем средней сложности процент выхода годных отдельной ячейки должен быть достаточно высоким. Если выход годных отдельной ячейки составляет 98 ~, то при ! % выхода годных БИС они должны состоять не более чем из 90 ячеек. При 80 % выхода годных ячеек в случае ! о2~ выхода годных БИС в них не должно содержаться более 20 ячеек. Поэтому процент выхода годных БИС определяется в первую очередь отсутствием дефектов в исходных материалах и полуфабрикатах и бездефектностью технологии. В технологических маршрутах производства БИС особая роль .в определении процента выхода годных принадлежит фотолитог; рафии.
Одной из основных причин неточной передачи изображения при фотолитографии являются локальные дефекты фотошаблона, фоторезиста и подложки: проколы (сквозные отверстия или не предусмотренные конструкцией островки), посторонние включения, царапины, трещины. Рассмотрим роль проколов (рис. !0.9) на примере изготовления биполярного транзистора по планарно-эпитаксиальной технологии, Проколы, возникшие после фотолитографии по маске Б)От перед диффузией скрытых слоев, приводят к образованию небольших островков пе-типа, над которыми в последующем выращивается эпитаксиальный слой п-типа.
Эти островки мало влияют на свойства эпитакснального коллектора. Опасны области вдоль границы изолирующей р~-диффузии. Расположенный здесь дефект в виде не-участка может значительно уменьшить пробивное напряжение изолирующего )т-и перехода. Гораздо опаснее проколы, возникшие после фотолитографического вскрытия окон в 8)От под разделительную диффузию (самый длительный диффузионный процесс, в котором используются мощные источники легирующей примеси р-типа).
Они приводят к образованию сильнолегированных участков р е-типа. Критичны к таким проколам области базы, эмиттера, коллектор- ного контакта, при их наличии в указанных областях брак неизбежен. Проколы в окисной маске при базовой диффузии приводят к образованию слаболегированных участков р-типа, Их наличие не создает брака по параметрам интегральных микросхем, т. е. процесс базовой диффузии нечувствителен к проколам.
Наличие проколов в маске Б!Оа при эмиттерной диффузии приводит к формированию неглубоких сильнолегированных участков пч-типа. Очень чувствительны к этим дефектам области, расположенные вдоль периметра изолирующих областей, области базы и резисторов на основе базового слоя (рис. !0.9). Проколы в окисле при фотолитографии для формирования контактных окон очень опасны и ведут к браку при напылении алюминия под разводку. Между элементами микросхемы в этом случае возникают не предусмотренные схемой электрические связи. Проколы при фотолитографии по алюминию не опасны с точки зрения возникновения брака, если их размеры меньше минимального, принятого в качестве стандартной нормы при проектировании элементов микросхемы, но могут вызвать выход ее из строя под нагрузкой.
Неточная передача размеров рисунка с фотошаблона (в том числе неровность края) является следствием неправильного выбора фоторезиста, неравномерности его толщины, отклонений технологических режимов процесса фотолитографии (например, времени экспонирования и проявления), деформаций кремниевых пластин и коробления подложек, смещения рисунков при нагреве системы фотошаблон — подложка (из-за разницы их ТКЛР). 10' 291 Неточные совмещения возникают из-за несовершенства и неточ. ности выполнения фигур совмещения, суб.ьективных ошибок и ин.
дивидуяльных особенностей работы операторов при визуальном совмешении, их утомляемости, режимов их работы. Поскольку результаты призводства, качество изделий микроэлектроники, процент выхода годных микросхем в сильной степени зависят от наличия дефектов, загрязнений, посторонних частиц, постоянства параметров и режимов проведения операций необходимо строго соблюдать чистоту н параметры технологической среды, 10.5.
ТРЕБОВАНИЯ К ЧИСТОТЕ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ И КЛИМАТИЧЕСКИМ ПАРАМЕТРАМ На протяжении всего технологического процесса обрабатываемые образцы находятся в контакте с той или иной средой. Технологической средой называется характеризуемая строго определенными параметрами воздушная, газовая или другая среда, наличие которой является обязательным условием для проведения заданной технологической операции.
Параметры воздушной среды. Требования к воздушной среде производственных помещений при изготовлении микросхем определяются характером выполняемых технологических операций и санитарными нормами для обслуживающего персонала. Наибольшее влияние на технологические процессы оказывают следующие параметры воздушной среды: температура, влажность, запыленность и содержание газов и паров.
Для успешного проведения всего процесса в одном производственном помещении параметры воздушной среды должны поддерживаться на уровне, требуемом для выполнения самой чувствительной к этим параметрам операции. Обеспечение высокого качества среды всего производственного помещения связано с большими экономическими затратами. Поэтому технологический процесс делится ня группы операций, требуюших близких значений параметров воздушной среды. В соответствии с этим производство делится на ряд технологических участков, занимающих отдельные помещения (см. рис. 10.6). Температура и влажность воздушной среды.
Колебания температуры изменяют линекные размеры оснастки и обрабатываемых обьектов, скорости химических реакций, скорости испарения применяемых материалов, показания контрольно-измерительных приборов, параметры структур и готовых микросхем. Поэтому для каждой чувствительной к колебаниям температуры технологической операции устанавливаются нормы допусков на отклонения от оптимальной температуры воздушной среды, Влажная среда нежелательна при проведении практически всех технологических операций. Лдсорбируясь на различных поверхностях, влага и растворенные в ней вешества приводят к образованию нежелательных соединений.
Влажность воздуха прозводствен- ных помещений стремятся поддерживать минимальной, но не ниже санитарной нормы. Устанавливаются три категории микроклимата производственных помещений, в которых нормы температуры и относительной влажности таковы: ! категория — температура зимой (21~1) 'С, летом (23~1)' С, влажность (45+-5) о~~„.П категория — температура зимой (20.+-2)' С, летом (23-+-2)' С, влажность (45~15),4; третья категория — по санитарным нормам.
Для большинства помещений третьей категории санитарными нормами установлена допустимая температура (17...22)" С зимой, а летом не более +28 ' С. Запыленность воздушной среды. В связи с микронными и субмикронными размерами элементов и зазоров между ними присутствие в воздушной среде механических частиц может существенно ухудшать качество и снижать процент выхода годных изделий. Механические частицы могут приводить к разрывам проводящих дорожек, коротким замыканиям элементов, образованию сквозных пор, проколов. В соответствии с установленным стандартом запыленность воздушной среды производственных помещений предприятий микроэлектроники оценивается количеством частиц размером не менее 0,5 мкм в единице объема воздуха. По запыленности воздушной среды все производственные помещения делятся на пять классов чистоты: в зависимости от числа частиц в 1 м '.
1-й — 3,5 10з; 2-й — 3,5 104; 3-й — 3,5 10', 4-й — 3,5 10~; 5-й — по санитарным нормам. Обеспечение требуемых классов чистоты и категорий микроклимата: 1, Предприятия микроэлектронной промышленности желательно размешать вдали от крупных промышленных городов в зеленых зонах. 2, Для строительства промышленных зданий и помещений необходимо применять специальные износостойкие материалы, легко очищаемые и не загрязняюгцне воздушную среду.
3. Воздух при подаче в помещения должен проходить специальную систему фильтрации. 4. Производственные помещения должны быть оборудованы системой кондиционирования воздуха. 5. Давление внутри зданий во избежание проникновения наружного воздуха должно несколько превышать атмосферное. 6. Все промышленные проводки должны быть скрыты, содержание помещения и использование спецодежды — регламентированы, В воздушной среде кроме паров воды и аэрозолей могут находиться и другие вредные примеси: угарный и углекислый газы, сероводород, пары кислот, щелочей, хрома, цинка, свинца и др. Для предотвращения воздействия этих примесей ответственные опеРации выполняют в специальных чистых объемах с несколько из- 293 быточным по отношению к основному помещению давлением воз.йй духа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
