автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Исследование технологических потерь БИС с применением электрических тестовых структур

'I ü 0;

? -7 ПК И ■<■■'•■■'■■.■■ ■ i rj-r. ¡... -J

НДУ^К^КССЛЕДОВЛТЕЛЬСГСИ ИНСТИТУТ СИЗИЧЕСКИХ ПРОЗЛ2! IM. O.B. ЛУЮШД

На правах рукописи

УДК 621.382

Озчерзкко Евгоюй Николаевич

ксошгдование технолопиескк потерь бкс с применением

злштинясш тгстсшх структур.

Споцивльность 05.27.01, твердотельная злэктрончка,

шгкро э лg ктроник Ü

ЛВТОРЕЭВРДТ дчссорташм па сшскояиа згтноЗ стопой! кавдвдата теишесгак наук.

Москва, 1933 г.

Работа выполнена в Институте радиотехники и электроники РАН.

Научный руководитель: член корр. РАН, профессор

кокеров В. Г.

Офидаальные оппонентыs доктор технических наух » профессор

КороОов Д.И.

• кандидат физико-математических наук Оошшых C.B.

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт

цолекулярноа электроники

Защита состоится " " декабря 93 г.

С диссертацией шшк> ознакомиться в библиотеке ИРЭ РАН. Автореферат разослан ¿jH/rf— 1993г.

Учйыа секретарь Q О, ... ^ ()^^

специализированного совета Л/хА1^ / 7С.Н. Ыазуреяко

Актуальность теш. ^

Глазными тенденциями развития микроэлектроники являются непрерывное сивгекиз размеров компонентов БИС и СВИС, увеличение их плотности и количества ( т.е. степени интегргщи СБИС ). В связи* с этим всо более важной становится проблема снижения дефектности СЕКС и соответственно создание эффективных катодов ее выявления.

Одним из инструментов, используемых для решения этой задачи является использование специализированных тестовых ячеек и

• ' г» т'у'-»

структур. представляющих собой компонента микросхем и технологической структуры БИС.

Отсутствие в литературе к началу работы над настоящей диссертацией достаточно комплексных систематических исследований технологических потерь, в том числе основанных на разделении технологических потерь от случайных, и грубых дефектов, распределения плотности дефектов в зависимости от их размера, определения влияния величин параметров компонентов БИС на выход годных сделало необходимым проведения данной работы.

Цель работы.

Целью настоящей работы являлось теоретической и экспериментальное • исследование дефектности или причин технологических потерь продукции в разработках БИС с применение« технологии специализированна! тестовых структур и тестовых ячеек, а тзюю знздректш разработашшх диагностических средств и методик исследования в проыыалекноы производстве СБЕС.

(

с

Основные задач». ■ ;

1. Создание иэтодакд по оценке

потерь выхода годных из-за случайная дефектов. .

2. Проведение исследований по выявлению плотности отказов элеиентов БИС на ооновшх операциях при их изготовлашш.

3. Разработка иетоднл и тестовых структур для оценки размеров дефектов на основа данных электрических измерений ("электрическая тфоскошш").

4. Исследование влияния значения вцбрашых параметров на выход годных БИС.

Научная новизна. На основе модели смешанного пуаесоковского распределения и измеренных значений тестовых структур создала латодап^, позволяхщая. разделять совокупи?» площадь пластин на еяедукаиэ основные части : -часть площади, где кэт "годных" структур (даже санах простых: одашочиые транзисторы, рэгистора, короткие иртаодишг и т.д.) из-за , того, что подучогнцо параызтра цзходася за границами работоспособности вгах элсиоЕУоа из-аэ грубил отклонений технологических реишоа ша коясгр7ШШ1

-часть плоиада с шеокки уровнем отаезоз тастссиз «рукуур, из-оа случаШшх дзфэктоа, • оЗусяоалзша а рабою

оборудодэшш шш свяэашши о тем, что стругэдр3 спрсектровгппз на оптимально;

-часть плоцэди с вдзкзд уровнен дгфзктлосга, причем дефектность я, соответственно, Еыход годаых в определяется классоы чистоты покецеикй и иатаризлоз. Хотя зачастую розкая граница кезду этини типам: дефектов отсутствует.

в

Предложен подход для проектирования "поЛноЗ" тестовой ячейки применительно к кремниевой биполярной технологам БИС. - разработаны тестовые структуры и кетодшса определения плотности дефектов в заданном интервале размеров.

разработана методика ■ идентификации "неисправностей" в комплексных тестовых структурах из-за случайных дефектов по рззультзтэн электрических измерений.

Предложен иатод, позволяющий связать результаты • изнереей электрофизических параметров тестовых структур с выходец годных Е1!С и выделить доыинирувдив параметры.

На запиту выносятся следующие положения:

1. Методика классификации и разделения технологических потерь и связанных с ними областей на пластина.

2. Метод-пса проектирования тестовых ячеек применительно к биполярной кремниевой технологии.

3. Ызтоды Еэделения- "неисправностей" отдельных элементов в комплексных тестовых структурах.

4. Способ изоляции контролируеной области для измерения плотности "неисправностей" тестовых структур на промежуточных зтепах технологии.

5. Способ измерения плотности закороток коллектор-зииттер в биполярных кикромощшх транзисторах на ранней стадии технологии до форшфования металлизации.-

6. Метода "электрической иихросхогаш" случайных дефектоз..

7. Метод оптимизации параметров тестовых структур.

8. Результаты исследований технологических потерь при изготовлении структуры БИС.

Практическая ценность.

Результаты исследовании использованы при разработке и внедрении новых изделий на заводе "Микрон". Они реализоззны через выработку решений по оптимизации структуры и реяиыов изготовления БИС.

Данный метод контроля применялся при изготовлении изделий серий 556, 533, 1802 (включающих набор от логических вентилей до более сложных ИС) в соотЕетствга с технологической документацией Иб.60202.00007, Иб.25.00018, ОСТ п 20 9903-вб.

Внедрение разработанных методик позволило сократить сроки отработки технологических процессов, стабилизировать их параметры в заданных пределах, повысить процент выхода годных микросхем.

Годовой экономический эффект от внедрения■составил 500 тыс. рублей (в ценах 1989г.

Дппробавдя работы.

Основные результаты исследований, приведенные в диссертации • докладывались и обсуждались на:

1.2 Всесоюзной конференции по микроэлектронике.. Таганрог, т:

1982г.

2. I Всесоюзной конференции по физическим основан твердотельной электроники. Ленинград, 1989г.

3. Международная конференция по микроэлектроники. Ыинск, 1990г.

>

Публикации.

По материалам. диссертации опубликовано 10 печатных и 8

»укописных работ, перечисленных в конца реферата, к получено три гаторских свидетельства на изобретение. и

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и ¡одержит 140 страниц текста, 37 рисунков, 7 таблиц и список' пггоратур:! из 93 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРКАНЖ ЩЭДЩ.

В первой главе приведен анализ литературы по методам [гсдедовакм технологических потерь в разработках и производстве 1С,. В неЯ рассматриваются как методические вопросы, так и.данные ю моделям и исследованиям потерь из-за случайных дефектов и шншая значений параметров компонентов на выход годных.

Начало главы посвящено рассмотрению технологических потерь 13-эа "грубых" дефолтов, т.е. связанных с неправильными зкзчегаякн :араметроз компонентов КС, а иданно Транзисторов, диодов, зезисторов. Обычно пе представляет труда спрогнозировать' выход »дпах, если известно влияние на него кзядсго параметра и гстапоэлеш правильные допустимые для этих параметров границы. )сновкым' при анализе выхода годных КС является определенна штервала значений параметров, в которой обеспечивается правильное-йгпкционировапив интегральных схем. Этот шггорвал ноано вычислить : помощьв ыоделирущих программ» однако грлшо экспериментальные зетоды несомненно должны дать значительно'лучшие результаты.

Далее рассматривается математический аппарат теории случайных

в

неисправностей дефектов.

Начиная с 1564 г. в литературе предлагались различные модели Еыхода годных, которые отражали технологическую ситуацию тех или иных лабораториях и производствах. Наиболее известшз из них это: -пуассоновская модель, -смеианноэ пуассоновское распределение и -формула Стаплера

Пуассоновская модель - самая простая из всех моделей, однако, она не всегда обеспечивает -требуемую точность соответствия фактическим данным. Все другие иззестные модели в том числа смешанная пуассоноская модель и выражение Стаплера громоздки и неудобны при анализа технологических потерь.

В следующем разделе рассматривается влияние размеров дефектов на выход годных БИС. Показано, что моделирование фотолитографических дефектов является довольно сложной задгчзЗ, что обусловлено различной чувствительностью фотолитографически:! рисунков к дефектам различного размера. Любая модель, позволяющая оценить плотность дефектов в.пределах заданного размера, исходя иг плотности неисправностей тестовых структур, являгтей полезной.

Анализируются такге литературные данные по тестовж, структурам и тестовым ячейкам, представлящие собой контрольные схемы и приборы на специально отведенной плодадо, создаваемые одновременно с изготовлением рзбочих кристаллов.

Для исследования причин "неисправностей", которые могзп возникать в БИС используются слогные тестовые структуры, включающие элементы конструкции рабочей схем« . < тестоза; металлизация,- матрица транзисторов и вентилей, фрагмент: накопителя ЗУ, цепочки инверторов и др.). на которые оказываю:

действии многочисленные дефекты. Переход- от электрических измерений к еыявлошш неисправностей в сложных' .тестовых структурах Затруднителен в тзх случаях, когда на структуру окззызает действие срззу несколько дефектов.

Представлен подход к проектировании "-полной" или "комплексной" тестовой ячейки применительно к КМОП технологии, при котором у^штываатся все-факторы, даодие вклад в сшкекии выхода' годных. 3 таких ячейках конструкция прибора разделяется на элементы и для каждого из них проектируется тестовая структура, з которой исследуемый элемент становится значимым. Однако на момент выполнения наших работ в литературе практически отсутствовала информация о проектировании такого рода "полных" тестовых ячеек для оценки технологических потерь биполярных кремниевых БИС, а такте методика анализа дефектности по результатам электрических измерений сложных тестовых структур.

В конце главы сформулирована основные задач:! диссертационной работы.

Во второй ' главе описывается разработанная методика исследования плотности "неисправностей" из-зз случайных дефектов н приводятся разработашше и использованные для статистичзских исследований дефектности тестовые ячейки и тестовые структуры,

Нами для выявления потерь еыходз годных на основа экспериментальных исследований предлоаэно использовать вырапение: '

Р - -Р1-в"Л1А «Рг-е"ХяА (I)

где

- плотности неисправностей, Д - конструктивный параметр или объем, характеризующий степень сложности тестовой структуры (количество вентилей, транзисторов, контактов или площадь р-п переходов, металлизации и т.д.),

Р1 - часть площади с более высокой дефектность», рг - часть площади с низкой плотностью дефектов. Зто сравнительно простое выражение является частным случаем составной пуассоновской модели,-и в то же время отражает реально наблюдаемые эффекты, связанные с группированием дефектов в соответствующих областях на пластина. Зависимость логарифма выхода годных в этой модели от А иозсет быть аппроксимирована двумя отрезками прямых с различным наклоном. Отрезок с тангенсом угла .м характеризует области с высокой плотностью' дефектов. При это:.; отрезок 1-е на оси ординат <А=0) характеризует относительную дола неслучайных, "грубых" потерь - зто та часть площади, где кат "годных" структур даже саках простых (одиночные- транзисторы, резисторы, короткие проводники и т.д.) из-за того, что получение параметры находятся за границами работоспособности -этих элементов из-за грубых отклонений технологических рвашов или конструкции. Отрезок с тангенсом угла характеризует плотность неисправностей в областях с низкой плотностью дефектов, а пераезчоние продолжения этого отрезка о осьэ ординат показавсат часть площади с кизкей плотностью.

Тахим образом, аппроксимацию зависимости выхода годных выразеькем (I) позволязг разделить сувдарную площадь пластал па три области: .

-области, где нет годных структур;

-области с псвшаонной степенью дефектности; -области с низкой плотностью дефектов. 11 Сравяявая с известной Формулой Столпера, легко видеть, что принятая нами модель описывает те аз явления на пластине, ' связгнане с грукгаровЕпкн дефектов, но при этой згчоэт более ясный физический а-усл коэффициентов, вгодяцих в гараяекие. ЗФОекты, соязаиннэ с группнроваглем дефектов, нспно рассматривать как' козавчапко, наложенные на основное распределогае я в раде случаев Еппрокспмашя вцраген^ем (I) дает меньшую суммарную ошибку, чей •Зорл-улз Стаплера. Кроме того,.'втдассертгции показано, что принятая на;,31 модель позволяет оггасгаать суммарный выход годных пластин, ирсзэдсас несколько операций.

Для пластин, преяедших г> технологических опершей, выход адш определяется вираяониви:

Р - п Р> . (2)

>1

При перешккенмн 'только одно слагаемое будет содержать множители с низкой плотностью неисправностей. Cj.id.i3 остальных членов включает шкотгаели с высокой плотностью дефектов. Если для етгс принять некотеруэ среднюю плотность неисправностей, то выражение (2) будет аналогично выражению (I). Таким образок, ьыход. годных посла нескольких операций такта мсгжо глтроксишрозать шраженкеы (X). Такой подход оправдан, если га требуется детального исследования областей с высокой плоткостьц ■дефектов. ,

Для исследования плотности неисправностей, возникающие в БКС в процессе изготовления, согласно прздяогепной методике, разработан и изготовлен тестовой ксьллект.

В тестовый комплект входят тестовые ячейки для оценки клотности дефактоз при формировании разводки, вскрытии контактных окон, формировании двухуровневой металлизации и изготовлении транзисторной структуры.

Тестовый комплект Сил рассчитан на уровень интеграции до

к

10 элементов на кристалле и включает в себя как ячейки для оценки потерь из-за конструкции так и тестовые ячейки для оценки предельных возможностей технологии. Тестовые структуры, ' представляют собой змейковые, гребенчатые конструкция, а также сборки, состоящие из параллельного и последовательного соединения однотипных элементов. Такие структуры занимают на пластике определенную площадь и чувствительны к определенным видам дефектов. Для каждого вида неисправностей тестовые структуры образуют ряд, в котором переменной величиной является объем А, ■ изменяющийся в соответствии с геометрической прогрессией и определяющий уровень сложности структуры. Для выделения потерь согласно выражению (I) требуется пирокиД диапазон объема А, перекрывающий более, чем три порядка.

В работах Лукачека и др. показан подход к проектированию "полной" тестовой ячейки применительно к МОП транзисторной структура, где для каждого элемента конструкции проектируется своя тестовая структура, в которой исследуемый элемент становится значимым. Следует отметить, что он не отличается от подход?, разработанного нами еще в 70-х годах для оценки качества 2-х уровневой металлизации /4/ в тестовых ячейках ТЯГ5, ТЯ16 л др.

Для биполярной транзисторной структуры такой подход но совсем пригоден, так как существенную роль играют структурные дефекты, плотность которых может зависеть от топологического рисунка.

Поэтому нами предложено наоборот исключать исследуемый элемент из обцей конструкции прибора и его влияние оценивать срзвне:пгем структур с данным элементом и без пего. При атом остальная конструкция в большинстве случаев остается без изменения.

Рассмотрим па примере транзисторной структуры, изготовленной по технологии с самосовмеценнш эмиттером формирование состава тестовых структур для "полной" тестовой . ячейки. Эмиттер тра!пш8тора имеет две области: - донную -часть. , равную его плоцади, включающую в себя область контакта к эмиттеру, и боковую часть, равную периметру эмиттера. В свою очередь три четвертых периметра граничит, с областью целевой изоляции и одна четвертая с областью коллекторного контакта.

Выход годных в зависимости от количества транзисторов такой

структуры должен зависеть от всех перечисленных факторов: «

1пР - СXI• Э+Ха• 1+Хз• [.гл.к*Х» '1_р+Хз■ 5к»Лз'1-кб+А7■1_хк)п (3)

где :

м-э, Аг-!- - количество неисправностей в донной части и на периметре 'эмиттера;

хз-и^л.к, х«-1.р,Аэ-и<б Х7• и« - количество неисправностей на периметре эмиттера в непосредственной близости от глубокого .коллектора, разделительной щели, базового и коллекторного контакта;

- количество неисправностей в эмиттера под контактом; ■ п - количество транзисторов в тестовой сборке параллельно " соединенных тестовых транзисторов.

Для оценки влияния всех компонент необходимо как минимум 7 структур:

-сборка параллельно-соединенных однотипных ыикромощккх транзисторов (базовый вариант);

-сборки микромощкых транзисторов аналогичная базсвоэдг варианту, ко без целевой изоляции, глубокого коллектора, коллекторных контактов, баз областей коллекторные контактов и целевой изоляции, без областей контактов к зшттеру;

- система проводников, повторяющая разводку в сборке боз транзисторов.

Сравнивая плотность отказов транзисторов, например, без разделительной щели с базовым вариантом, получим плотность отказов на единицу длины периметра эмиттера, из-за влияния щелзвой изоляции:

1п(Ри/Т1г) - 1п(Р45/р4») » X4-Up- (iU-IM) (4)

где Ри. Pia, psi, P42 - выхода годных обеих структур при количестве транзисторов в сборках соответствонпо т,пг.

Во многих "случаях необходимо иметь возможность оценить плотность дефектов в транзисторной структуре до напаезная металлизации. В данной работо предлогом такая тестовая структура, в которой протяженная базовая область одновременно является проводящей шиной. Эта структура близка к "сборке" (или группе) параллельно-соединенных микромоздых транзисторов, что позволяет исследовать транзистор при различных комбинациях топологии. Контакт обеспечивается только к коллекторной и базовой областях. Там, где имеется закоротка коллектор-зыиттер, напряжение пробоя коллектор-база равно напряжения пробоя змиттер-база.

Предложен также способ (b.c.) для исследования влияния операции разделения (изоляции компонент) на плотность закороток коллзктор-эниттер, вводя /структуры с наведенной ОПЗ, что также

расширяет возмояности контроля неисправностей на ранних этапах технология.

Нз большинство тестовых структур оказывают влияние дефекты, приводящие к различным неисправностям, часто исклвчзхкда друг друга .при измерениях. Например, на цепочку контактов наряду с дефектаз-ы, приводящими к обрывам, оказывают влияние поверхностные закоротки иозду соседними звеньями. В слсгшх тестовых структурах, на которые оказывают действие различные . неисправности, нами предложено рассматривать только те, в которых выход годных из-за случайных дефектов составляет не мензе 37я, то есть в среднем в структуре на более, чем одна неисправность. Для этих структур срагштельпо легко связать измеренные значения с имеющимися неисправностями. Поэтому на кристалле создается ряд тестовых структур, в котогах последовательно увеличивается объем Л и нужные структура для анализа выбираются после измерений, в которых с одной стороны плотность неисправностей имеет значив величину, а о другой в каждой структура не более одной неисправности.

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований технологических потерь из-за случайных дефектов всего технологического цикла. Был выбран маршрут изготовления с сацосоЕМЗченяыа кмиттером is.Tr - структуры) с использованием ' проекционной литографии на 1-рзмниевых пластинах диаметром 100 мм, где по всей п^с^здк были впечатаны тестовые ячейки. Такие исследования технологии проводились Епарвые в стране. Индикаторами дефектов служили цепочки последовательных контактов, тестовый элемент "проводник+грабенка" и сборки параллельно соединенных транзисторов. Зксперименталыпе точки аппроксимированы на рисунхах ломанными з соответствии с выражением (I).

В результате исследований получена слэдухдае значения плотности отказов, связанных со случайными дефектами:

- переходные контакты 0.2 - 1.8 х Ю-5 на контакт;

- закоротки близлежащи: проводников 0.2 - 0,4 хХ0~^/ым;

-закоротки межслойного диэлектрика гхЮ^/пересечение;

-закоротки в транзисторной структуре Ю-4/транзистор.

Определены критичные размеры, при которых резко возрастает

площадь с грубым браком:

переходные контакты 2x2 мкм2;

ширина проводника 4-4.5 мкм.

Исследовано влияние различных факторов на плотность отказов транзисторов, металлизации, мекслойного диэлектрика:

- основной причиной отказа проводников шириной менее 4.5 мкм является различная скорость травления одиночных шин к группы проводников;

- существенно влияние рельефа на обрывы проводников во время фотолитографии из-за боковой подсветки от ступеньки окисла;

- закоротки мегслойного диэлектрика определяются периматром ступеньки, образованной металлом 1-го уровня;

- показано влияние легирующей примеси в коллекторный контакт на плотность закороток коллектор - эмиттер биполярного транзистора;

- плотность закороток коллектор - эмиттер транзистора большой площади определяется его периметром из-за большей скорости травления активной базы на краю эмиттера и т.д.

Четвертая глава посвящена "электрической" микроскопии случайных дефектов в технологии СБИС, основанной на том, что электрические метода измерения плотности дефектов в зависимости от

их размера могут быть представлены как метод "электрической шшроскопии" .

Тестовые структура, имеющие возможность легко изменять линейные размеры критичных областей, могут служить инструментом для оценки распределения плотности дефектов в зависимости от их размера. Наиболее простая структурами, обеспечивавшими прямую зависимость плотности неисправностей от плотности дефектов, являются такие структуры или индикаторы дефектов, в которых любсй дефект, попадающий в площадь индикатора дефектов вызывает отказ структуры. Это может быть ЮЛ-ковденсатор, р-л переход, либо базовая область - биполярного транзистора. Анализ дефектов, связанных со структурами, рисунок которых сформирован фотолитографией, является более сложной задачей, поскольку э.-о обусловлено различной чувствительностью фотолитографических рисунков к дефектам разного размера. Чувствительность методов определяется теми минимальными размерами, которые может себе позволить фотолитография. Выделение размеров тех дефектов, неисправность которых связана с некоторой вероятностью, основано на использовании совокупности структур с разными критичными размерами, измерении их плотности отказов в областях с низкой плотностью и построению различных моделей отказов. Размер дефектов " определялся на операциях формирования разводки, где нет влияния структурных дефектоз и основные виды отказов связаны с обрывам! контактов и ззкороткаст близлежащих проводников.

Получено выражение, позволяющее на основе плотностей неисправностей 4-х цепочек последовательных контактоз с разным размером окна вычислить плотность дефектов в выбранном диапазоне размеров.

Б «

*(а-а»)

Л4-Х8 XI-Хг ы-ьб ы-ь2

(4)

где ахМ, ьхЬЯ. а1хЬЗ, а1хЬ4 - рЭЗЫЗрЫ ОКНЗ В ЦвПОЧКаХ .последовательных контактов;

XI. хг, аз, Х4 - плотности неисправностей соответственно для каждого размера окна;

а - расстояние мзкду центрами окон, для всех структур одинаковое•

При формировании омических контактов дефектность складывается из двух основных частей: дефектов экспонирования и дефектов травления, которые образовались на поверхности во время ши посла вскрытия контактных окон. ■ ■

Дефекты травления удалось выделить, сравнивая две партии пластин с ионной подчисткой и без подчистки контактных окон. Как видно из полученных результатов, эти дефекты практически полностью удаляются ионной подчисткой из окоп размером более 4x2 шш*.

Для партии пластин с ионной подчисткой получили следующее распределение дефектов:

больше гз ыкм - 1.22 деф./сы2; от 4-х до 25 мкм - нет дефектов; от 3-х до 4-х мки - 66 деф/си2.

Для второй партии пластин без ионной подчистки контактов получено следующее распределение дефектов: больше 25 ккм - 1.22 деф./си";

от 4-х до 25 шш - Э.з деф./сц*, эффективный размер дефекта 11.4 ыкм;

от 3-х до 4-х мкм - 367 деф/см2.

1В

Измерение размеров дефектов возможно также о помощью проводящих полосок. Дефект, попавший в область тестовой структуры в зависимости от своего размера приводит к закоротке или обрыву какое-то количество близлежащих проводников. Нами предложена тестозая структура в форме спирали позволяющая проводить измерение размера дефекта с дискретностью игга металлизации, минимальное значение которого для оптической фотолитографии, составляет 3 мкм.

Нами такхз получены выражения и разработаны методики, позволяющие получить плотность дефектов в заданном диапазоне размеров,применяя тестовые структуры с различными соотношениями сирины проводника и зазорз кезду ними.

Предложенный в диссертащм метод "электрзгзеской микроскопии" случайных дефектов в связи с уменьшением размеров элементов часто мсзсет оказаться единственным, .методом, особенно, когда дефекты маскируются последующими слоями. Метод может быть использован для исследования дефектности по любой технологии в том числе й субмикронной, высоко оперативным, поскольку легко поддается автоматизации.

Пятая глава посвящена оптимизации параметров БЕС с применением тестевых структур.

• Неми разработана новая методика, позволяющая экспериментальным путем уточнить значения "окна процесса" (допустимый интервал технологических параметров), когда контроль тестовых структур проводится з 3 - 5 точках пластины на определенных заранее местах. Метод основан на построении корреляционной зависимости выхода годшх от значений выбранного параметра, где огибающая кривая, проведенная по максимальным

значениям выхода годных внутри выбранных интервалов значений параметра, является зависимостью выхода годных от значений выбранного параметра. Внутренние точки корреляционной зависимости, лежащие под кривой,есть результат дополнительного влияния других параметров на выход годных. Точки, лежащие на кривой, соответствуют значениям выхода годных, когда другие параметры иэ вносят вклада в снижение выхода годных, либо их вклад минимальный и постоянный для всего диапазона значений выбранного параметра. В диссертации проводится оптимизация параметров для матричных биполярных БИС.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

В дассертацга выполнен комплекс• теоретических и экспериментальных исследований потери выхода годных с применением электрических тестовых структур.

Основные результаты диссертации заключаются в следующем:

1. На основании разработанных методов разработан и создан новый комплект тестовых ячеек и проведена исследования потерь выхода годных на полном маршруте изготовления кремниевых БИС. Исследованы плотности отказов тестовых структур для различных технологических операций в зависимости от размара компонентов и выявлены причины их возникновения и соответственно .'причина брака БИС.

2. Предложены и разработаны методы "электрической микроскопии" случайных дефектов а проведаны исследования распределения дефектов на операциях формирования переходных контактов.

3. Проведены исследования технологических потерь быходэ

годных матричных БПС из-за отклонений значений электрофизических .параметров тестовых компонентов.

Основные результата диссертации опубликованы в следующих работах:

1.0вчаренко S.H., Панасвя D.H., Амелии В.П., Смирнов в.II.

Автонатиэирозакпол системз контроля параметров тестовых структур // Тезисы докладов 3 Всесоюзной конферанции по микроэлектроника,- Таганрог» ТРТИ. 1982г.

2. Аяелин В.П., Озчарепко E.H., Балвшга Л.И., Мокеров В.Г., Яцук Л. П. - Автоматизированная система диагностики уровня технология изготовления БИС // Тезисы докладов г Всесоазной конференции по , физическим основой твердотельной электрснкки. - Ленинград. 1983Г»- т.В - с. 110.

3. Дмеяян В.П., Нокеров В.Г., Овчаренко E.H. Лтломатщирсвпиная- система исследования технологии СБИС на основе пзмврвппа тсстсен:: компонентов // Диагностик? материяяоп и изделий шпфоэяактроиикя, вопросы качества и- безотказности элементов и схен: Тезксн докладов ■ vn международной конференции по •спфозлзетропнхо. - йшск. I9S0.- т. 1-е.303-305.

4.' Разработка унифицированной тестовой ячейки и методов контроля по пэЯ язрякэтров .структуры пласт.ст с БИС: Отчет о

ЧШР-/ НВ21Э и Г? С2С03 - !.!., IS78. '

5. Разработка неразрупэЕцих методов контроля структурных -дефектен Б5Х с помощью унифицированной тестовой ячейки -пртаотизльио к талевой цзховоЗ система:' - Отчет о КИР / НИКМЭ - n ГР 0JI0S8 У.» -1980. .

6.Иссладовааяо неоднородности физической структуры БИС и ее влияние нз выход годных: - Отчет о ffiÍP / НйКМЭ - м ГР 015382 и.,

гг

1982.

_ 7. разработка и внедрение автоматизированной подсистема операционного контроля пластин БИС по унифицированным тестовым ячейкам: Отчет ОКР / ШИШ - и ГР OI7596 М., ISS3.

8. Разработка методов автоматизированной диагностики брака пластин по тестовым компонентам: Отчет о НИР / НИИМЭ - n ГР 020525 М., 1984.

9. Разработка автон. методов прогнозирования устойчивости БИС к внешним воздействиям на основе автоматизированных измерений тестовых структур: Отчет о НИР / НИИМЭ - n ГР 693287 - м., 1986.

10. Разработка автоматизированного рабочего места анализа брака элементной базы БИС по результатам тестового контроля: Отчет. О НИР / НИИМЭ - n ГР Ф32427 М., 1988.

11.Исследование возможности контроля . на базе пьезорезистивного эффекта внутренних механических напряжений в пластинах кремния по тестовым компонентом: Отчет о НИР / НИИШ - n ГР Д54121 М., 1990.

12. ОСТ II 20 9903-86 Методика n 37,38.

13. Овчаренко E.H., Богданов U.M., Панасюк В.И. Автоматизированная установка для контроля параметров полупроводниковых структур емкостными методами '// "Электронная техника".- 1982.- сер.8 - Управление качеством, стандартизация, метрология, испытания. - вып 6(98). -с.51-55.

14. Панасюк В.Н., Гулидов Д.Н., Смирнов В.И., Чистяков Ю.Д.,Овчаренко E.H. Об оценке генерационных свойств дефектов в кремниевых пластинах методом неравновесной емкости // Электронная техника.- 1983.- сер.З.- Кикроэ лектрошика. -ВЫП.3(105).-с. 23-26.

15. Моквроз В.Г., Панасюк В.Н., Овчаренко E.H., Амелин В.П., Кузин С.М. Методология операционного контроля и анализа технологии интегральных схем по электрическим тестовым компонентам // "ЬЬкроэлектроника" - 1984г.- т.13 - вып.6 - с.539-545.

16. Покеров В.Г., Никифорова-Денисова С.Н., Панасюк В.Н., Скирноз В.И., Тимоиников Ю.А., Овчаренко E.H., Чернов И.П. - Влияние малых доз r-облучения на структуру микродефектов и электрические свойства кремниевых монокристаллов и эпитаксиальиых слоев. // "Микроэлектроника" - 1986г.- т.15 - вып.I.-c.36-41.

17. Панасюк В.Н., Кокеров В.Г., Кузин С.М., Овчаренко Е.Н.-Проблемы воспроизводимости физической структура для СБИС и

системы на пластине. // "Электронная прсмыпленнооть" - 1988,- n I т. (34).-с.7-10.

18. Овчаренко E.H., Панасюк В.Н., Исаев В.В., Валеев A.C., Шшко В.А. -Метод исследования технологии формирования металлизированной разводки КС с применением тестовых компонентов // "Электронная техника"- IS88.- еып.4.- с.68-71.

19. Исаев В.В., Панасюк В.Н<, овчаренко E.H. Статистический анализ диффузионных трубок по тестовым компонентам. // "Злектроштя техника"- I9S3 -сер.8 - вып.3(130).

20. Папасхк В.Н., Кузин С.М., Манжа Н.М., Ыокероз В.Г., Овчаренко E.H. -Тестовый контроль поликрешиевых резисторов на пластине. // "Электронная техника"-I9S8.- сер.8 - вып.4.

21. A.C. Валеев, E.H. Овчаренко, ' В.А. Шиико, Т.П. Трайнис -Метод исследования технологии формирования межуровневых контактов штсобдиизниЗ БКС с применением тестовых структур.

// "Микроэлектроника" - 1991.- т. 20 - вып.1.- с. 26-33.

22. В.Г. Покеров, E.H. Овчаренко, A.C. Валеев, В.Н. иЬшко -

Злектричоская ютроскопия сдучейсш: дефектов в тоишлогш СЕЮ. // "Микроэлектроника" - IS9Ir.- т.20 - еылЛ.- с, 289-2S6.

23. Смирнов В.И., Панаше В.И., Озчерешсо E.H. Способ измерения профиля концзитргцш: прзшзеи о подупрозодшашх. // ¿.С. м S58S37.

24. Смирнов Б.И., Панссгх В.Н., Озчарсшю E.H. Способ измерения параметров полупроводниковых слоев.// A.C. н 1068817.

25. Накопитель для постоянного запиашездэго устройства. // A.C. н 1468262.