17 марта 2020

В прошлом году Государственный центр «Белмикроанализ» начал работу по НИР «Разработка физико-технологических методов управления и контроля статическими и динамическими характеристиками барьерных полупроводниковых структур». О промежуточных результатах рассказал директор центра Александр Петлицкий.
Чтобы повысить эффективность производства, стабильность работы полупроводниковых приборов, их надежность и процент выхода годных изделий, необходимо проведение специфического межоперационного контроля параметров барьерных полупроводниковых структур. Он включает в себя оценку качества исходных пластин и используемых материалов, проверку параметров тестовых структур, анализ причин брака, выявление источников фоновых примесей. Для этого требуется разработка новых и совершенствование существующих методик контроля. 
– При помощи двух методов – электрофизического и масс-спектрометрического – нам необходимо определить элементный состав изготавливаемых микросхем. А далее выяснить, как вводимые, а также попадающие туда вне зависимости от нас в разных количествах примеси, влияют на работу микросхемы, реакцию на различные температуры, изменения напряжения. То есть определить, как именно элементный состав, контролируемый и неконтролируемый до сегодняшнего дня, будет влиять на характеристики микросхем. Необходимость данных исследований обусловлена следующим. Иногда схемы ведут себя не так, как было смоделировано, не соответствуют SPICE-параметрам, определенным по предыдущей или тестовой партиям. Приходится уточнять параметры моделирования, но ведь процесс – вчера, сегодня и завтра – должен быть одинаковым. Поэтому важно найти и понять источники особенностей, а следом – методы исключения неконтролируемых изменений. Но самая главная задача – разработать современный технологический процесс, при котором производства смогут изготавливать микросхемы с улучшенными характеристиками. Когда будут оптимизированы разработка, проектирование и производство, существенно расширится класс выпускаемых изделий, следовательно, и наши возможности, – разъясняет А. Петлицкий.
Также он отмечает, что необходимо разобраться в процессах, которые сегодня не в полной мере обеспечивают выпуск высоконадежных сложных изделий с большим процентом выхода годных. Разработанный в ходе НИР метод импедансной спектроскопии контроля параметров барьерных полупроводниковых структур микро- и наноэлектроники позволяет определить в диапазоне частот параллельные и последовательные емкости, индуктивности, активное сопротивление, фазу импеданса, коэффициент потерь и другие важные параметры. А также сравнить влияние изменений технологического процесса при изготовлении ИМС на параметры барьерных полупроводниковых структур в диапазоне частот от 10 Гц до 30 МГц. Данным методом уже проведены сравнительные исследования цепочек контактов для линий Ø 150 и 200 мм. 
– Существуют некоторые проблемы с созданием очень надежных контактов. На микросхеме их миллионы, и даже недостаточно высокое качество нескольких приводит к отказу или неадекватной работе. Количество p-n-переходов на современных схемах исчисляется десятками миллионов. Повреждение и неконтролируемое поведение даже одного элемента губит всю схему. Специалисты «Белмикроанализа» работают над тем, чтобы помочь сделать элементы микросхем стабильными, тем самым снизить количество бракованных изделий до тысячных долей процента. Для этого используется новейшее высокоточное аналитическое оборудование. В частности, масс-спектрометр вторичных ионов, комплекс термографического анализа тепловых полей, прецизионные измерители электрических параметров, высокоразрешающие оптические и электронные микроскопы, – отмечает А. Петлицкий. 
В текущем году перед «Белмикроанализом» стоит задача разработать метод масс-спектрометрического анализа элементного состава структур микро- и наноэлектроники и исследовать с его помощью полный элементный состав интегральной микросхемы, в том числе и наличие нежелательных примесей.