Бібліографічний опис:
Нинішній розвиток мікроелектронних технологій обумовлюється стрімкими темпами зростання. Динамічний розвиток технологій вимагає від розробника бути готовим до нових потреб технологічного ринку і розробляти більш досконалі і багатофункціональні пристрої. Тому, чим складніше ставати розроблювальний пристрій, тим жорсткішими стають вимоги до тестує обладнання. Воно повинно здійснювати тестування, настойку і повноцінний контроль майбутніх розробок.
Тестування мікросхем проводитися за допомогою різних пристроїв і технології, в залежності від складності та типу що виготовляються мікросхем. Тестування дозволяє провести розбракування ІС, а саме:
- Провести функціональний контроль мікросхем,
- Визначити, що розвиваються дефекти при вимірюванні мікросхем на пластині,
- Виміряти електричні параметри мікросхеми в складі пластин і в корпусному виконанні [1-4].
Під час створення мікросхем найбільш важливим аспектом є здійснення контролю за технологічними параметрами. При успішній організації даного контролю, відсоток виходу придатної продукції значно збільшується. Технологічний контроль БІС і НВІС повністю залежить від процесу виробництва і складається з вимірів і візуальної перевірки операцій створення ІС. Можна виділити три групи методів виробничого контролю мікросхем [5,6]:
- Метод поопераційного контролю,
- Метод візуального контролю,
- Використання тестових структур на підкладці (пластині).
Після таких виробничих процесів мікросхем як, епітаксії і дифузії необхідно провести вимірювання товщини плівок, глибин p-n переходів, поверхневої концентрації та ін. Дані виміри проводитися на окремих контрольних зразках.
Великий обсяг даних про продукції, що виготовляється пластині можна отримати в результаті візуальної перевірки, при цьому можливо ідентифікувати такі показники, як стан поверхні, надлишкове або недостатнє травлення, невідповідність товщини окисного шару, коректність переходу та інше.
Метод візуального контролю є, напевно, самим тривіальним способом з трьох перерахованих, але, не дивлячись на свою простоту, грає важливу роль у виробництві і тестування мікросхем. Даний метод дозволяє здійснити огляд пластини під мікроскопом з багато кратним збільшенням (від 80 х до 400 х) і використовувати різноманітні засоби візуалізації для спостереження термографії і інших схожих процесів.
Існує різноманіття дефектів, яким може бути піддана виготовляється пластина. Найбільш серйозним і небезпечним дефектом є пористість окисного шару, яку можна легко вияви під час візуальної перевірки мікросхеми на пластини під мікроскопом. Пористість окисного шару - це невеликі отвори в Окісна шарі, які були викликані пилом при покритті підкладки фоторезистом, або несправністю самого фотошаблона. У разі якщо розглянутий дефект з'явитися в критичної точки пластини, то подальша дифузія пріместі може служити замиканням переходу, а даний ефект може стати причиною виходу з ладу всієї мікросхеми.
Для ефективної реалізації візуального методу контролю мікросхем є застосування скануючого електронного мікроскопа, за допомогою якого оператор може спостерігати топографічний і електричний рельєф ІС. Даним метод дозволяє з легкістю виявити забруднення переходу, різні частинки пилу, дірки в Окісна шарі і невеликі пошкодження на тонкому шарі металізації.
Для виявлення перегрітих ділянок під час термічних випробувань мікросхем на пластині існує інфрачервоний скануючий мікроскоп, який складається з ІК-детектора з високою роздільною здатністю, об'єднаний з особливим записуючим пристроєм. Дане обладнання використовується під час оцінки якості конструкції пластини щодо розсіювання тепла і потужності.
Інтегральна мікросхема складається з великої кількості складних елементів, які об'єднані між металевими трасами, перетину яких досягає декількох сотень і тисяч, крім цього, пластина має величезну кількість переходів з одного шару на інший (контактні вікна), висновки для активних і пасивних елементів, безліч контактних майданчиків та інше. В результаті такого складного розташування елементів і їх трасування, практично неможливий повний контроль всіх елементів через високу трудомісткість даної операції. Однак необхідність цієї операції очевидна, особливо під час етапу вдосконалення технології виробництва ІС.
Для здійснення контролю електричних параметрів структур і якості реалізації технологічних операцій застосовуються спеціальні тестові мікросхеми, що розміщуються на пластині разом з робітниками кристалами. Тестова мікросхема виготовляється таким же маршрутом, як і звичайна мікросхема на пластині, вона містить всі складові елементи в певному поєднанні для забезпечення зручності контролю цих компонентів і твори оцінки якості технологічного процесу. Завдяки послідовному або паралельному включенню в електричний ланцюг елементів контролю досягається зручність тестування ІС.
Крім тестових мікросхем контроль окремо вибраних компонентів, а саме діодів і транзисторів, можливо, здійснити за допомогою тестових кристалів. Даний кристали містять в собі певний набір ізольованих елементів знаходяться в інтегральної мікросхемі. Розміри тестового кристала можна порівняти з розмірами чіпа на пластині. Використання такої технології дозволяє здійснити високотехнологічний контроль виробництва ІС і зменшити витрачений час і трудомісткість робота при проведенні тестових випробувань пластин.
На кремінної пластині тестові смуги перебувати між робочими мікросхемами. Перед початком тестування мікросхем на пластині, насамперед необхідно провести контроль тестових смуг, а потім, наступним кроком при успішному проходженні контролю тестових смуг, слід приступати до вимірів мікросхем. Дане розташування має кілька переваг, а саме більш доступне контактування для окремих ділянок тестових елементів і зменшення ймовірності пошкодження мікросхеми під час лазерного скрайбування пластин (виконання поділу елементів кремінної пластини, по заданому контуру) [7-11].
Здійснення тестування і контролю ІС є невід'ємною частиною в їх виробництві та серійному виготовленні. До основних видів контрольних випробувань ІС можна віднести:
Функціональний контроль реалізує перевірку НВІС і БІС і заснований на проведенні статистичних і динамічних параметрів мікросхеми на базі контрольно-тестової таблицею, складеної розробниками мікросхеми за допомогою комп'ютеризованих технологій з урахуванням мінімізації кількості вхідних кодових комбінацій.
Параметричний контроль мікросхем краще використовувати для схем малої інтеграції компонентів. Даний контроль заснований на вимірюванні базових параметрів мікросхеми на постійному струмі і крім цього включає в себе проведення перевірки виконання логічних функцій і вимір вихідних електричний сигналів. Даний контроль має свій недолік, з підвищенням ступеня інтеграції компонентів схеми ефективність параметричного контролю зменшується, в такому випадку вимір часу наростання і спаду сигналів ставати безглуздим.
Діагностичний контроль - це окремий випадок контролю мікросхем, який найбільш ефективний при проведенні тестування гібридних ІС. Даний вид мікросхем дозволяє здійснити заміну вийшли з ладу елементів, що знаходяться на загальній підкладці.
Розглядаючи окремі види технологічного контролю, варто звернути окрему увагу на методи випробування ІС. В даному випадку мова йде про вимірювання статичних та динамічних параметрів мікросхеми.
До статичних параметрів можна віднести вимірювання рівнів вхідних напруг і струмів, які відповідають логічним нулях і одиницям, стійкість мікросхеми, обумовлена збереженням вірного стану елементів схеми в умовах дії перешкод. Також, до статистичних параметрів можна віднести потужність споживання схеми, коефіцієнт розгалуження трас по виходу, який встановлює кількість елементів, що підключаються до виходу без порушення працездатності мікросхеми. Швидкодія і стійкість мікросхем описується динамічними параметрами.
Останньою сходинкою в створення повністю готового і адаптованого електронного продукту є серійне виробництво виробів. Перед тим, як запускати на конвеєр тільки що отримані зразки, необхідно як слід здійснити їх тестування, і провести вимірювання необхідних параметрів, заявлених в Гості або ж замовником мікросхеми. З цього випливає висновок, що крім розробки та створення ІС, найважливішу роль відіграє створення контрольно-діагностичного стенду (КДС), який дозволить провести повний контроль отриманих виробів відповідно до технічного завдання.
Із зростанням функціональної складності мікросхем збільшується трудомісткість операцій тестування їх параметрів. На сьогоднішній момент практично неможливо здійснити перевірку інтегральних мікросхем не використовуючи при цьому автоматизовані контрольно-вимірювальні стенди.
Вимірювання і тестування мікросхем на виробництві практично неможливо без автоматизації процесу вимірювань і управління ходом експерименту через необхідність виконання дуже великої кількості операція в потрібній послідовності. Традиційний підхід до проведення складний тестів включає в себе використання дорогих і складних програмних комплексів. Крім освоєння роботи в програмному середовищі, необхідно мати спеціальні драйвера всіх пристроїв, що входять в вимірювальний стенд, або використовувати дорогі вимірювальні комплекси з вбудованою підтримкою програм збору даних, автоматизації вимірювань, обробки і візуалізації результатів.
В даний час широкого поширення набули стенди на основі модульного, програмованого вимірювального обладнання, які дозволяють створити гнучку систему, здатну в стислі терміни паспортизовані велика кількість мікросхем. Перевагою такого КДС (контрольно-діагностичний стенд) перед звичайним стендом, що включає в себе набір окремих приладів, є те, що необроблені дані, одержувані від апаратних засобів, стають повністю доступними для користувача, і він може реалізувати свої власні функції вимірювань, свій користувальницький інтерфейс . З таким програмно-орієнтованим підходом користувачі можуть виконувати нестандартні вимірювання, вимірювання відповідно до розвиваються стандартами, або ж модифікувати систему при необхідності (наприклад, додавати прилади, канали або вимірювальні функції) [20].
12. ГОСТ 22261-94 Засоби вимірювання електричних і магнітних величин. Загальні технічні умови.
Основні терміни (генеруються автоматично). контролю мікросхем, інтегральних мікросхем, параметрів мікросхеми, випробувань мікросхем, і тестування мікросхем, і динамічних параметрів мікросхеми, тестових мікросхем контроль, логічних інтегральних мікросхем, вимірі мікросхем, виробничого контролю мікросхем, методу контролю мікросхем, вимірювання параметрів мікросхем, контроль мікросхем краще, контрольних випробувань мікросхем, випадок контролю мікросхем, Тестування мікросхем, термічних випробувань мікросхем, створення мікросхем, у виробництві і тестірова ие мікросхем, перевірку інтегральних мікросхем.