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

1шгтао41саадовшльскщ енскптг

«шчеши проблем г,!. о.в. лунина

На правах рукописи ■ УДК 621.382 Оечорзкко Евгений Николаевич

есспштованиз технологических потерь га:а с применением

ЗЛЕКТКГЗШП ТЕСТОВЫХ СТРУКТУР.

Специальность 05.27.01, ТЕэрдотальная электроника,

микроэлектроника

ДВТОРЕОВРДТ диссертации па сококошш ученой степени кандидата технических наук.

Москва, 1393 г.

Работа выполнена в Институте радиотехники и электроники РАН.

Научный руководитель: член корр. РАН, профессор

Ыокеров В.Г.

Официальные оппоненты: доктор технических наух . профессор

Ксробоа ¿.И.

кандидат физико-математических наук Семиных C.B.

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт

молекулярной электроники

Занята состоится " " декабря 93 г.

С диссертацией isozho ознакомиться в библиотеке ИРЗ РАН. Автореферат разослан " " 1993г.

УчйШ секретарь специализированного совета

Актуальность теш. ^

Главными тенденциями развитая микроэлектроники являются кепрэрчвноз снняение размеров компонентов БИС и СБИС, увеличение их плотности и количества ( т.е. степени интеграции СБИС ). В связи -с этим все более вагной становится проблема снижения дефектности СБИС и соответственно создание эффективных методов ее шявлеккя.

Одним из инструментов, используемых для решения зтой задачи является использование специализированных тестовых ячеек и структур. представляющих собой компоненты микросхем и гехполопгееской структуру БИС.

Отсутствие в литературе к началу работы над настоящей' д>:ссер?£ЦИ8й достаточно комплексных систематических исследований тетлололгееских потерь, в том число основанных на разделении технологических потерь от случайных, и грубых дефектов, распределения плотности дефектов в зависимости от их размера, определения влияния величии параметров кошонентоз БИС на выход годных сделало необходимым проведения данной работы.

Цель работа.

Цельв настоящей работы являлось теоретическое и экспериментальное ■ исследование деСектности или причин технологических потерь продукция в разработках БИС с применением технологии специализировашпЗх тестовых структур и тестовых ячеек, а также внедрении разработанных диагностических средств и методик исследования в промышленном производстве СБИС.

Основные задачи. ■

1. Создание) ыотодшш по оценке

потерь выхода годил из-за случаСнах дефектов.

2. Проведение исследования по выявления плотности отказов элеиантов БИС нэ основных операциях при их изготовлении.

3. Разработка штодик и тестовых структур для оценки рззизров дефектов на основе дапяых электрических нзиореий ("электрпчосмл »шкроскошш").

4. Игследоветш влияния . значения вдбразшыг параметров на выход годных БИС.

Научная новизна. На основа модели смешанного пуассокозсхого распределения и измеренных значений тестовых структур создана иэтодоса, погволякцая. разделять совокупную плозадь пластга па следующие основные часта : -часть площади, где нет "годшх" структур (дзео самых простых: одиночные транзисторы, рзагзтори, короткие ■прсвадггаки-п т.д.) из-за , того, что получгкко параизтри находятся оа границами работоспособности отих олзионтоо пэ~оа гру-Саз отаяокзшй технологических реашов или г.опгтрушг.си

-часть плоиада о высоязги урегкы откезоз тосютлк структур, из-за случайных дефектов, • оЗуслозлопнах цедостаткЗйЯ о . расою сборудоазшш «ли свяЕзшаги с том, что структура ецреегсгцреваапа не оптимально;

-часть площади с шзгавл уровнен дгфсхшюстп, причои дефектность и, соответственно, £ахсд годшх в определяется классш чистоты поиезошШ и «атериаяов. Еотя зачастую резкая граница ыезду этаии типаш дафзктоа отсутствует.

а

Предлояен подход для проектирования "пойюй" тестовой ячейки применительно к кремниевой биполярной технолога! ВИС. - Разрабстгни тестовые структура и методики определения плотности дефектов в заданного интервале размеров.

Разработана методика идентификации "неисправностей" в комплексных тестовых структурах из-за случзйгах дефектов по результатам электрических измерений.

Предложен метод, позволяющий связать результаты • измерений рлэктрофизических параметров тестовых структур с выходом годных БИС и гаде лить доминирующие параметры.

На защиту выносятся следующие положения:

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

2. Методика проектирования тестовых ячеек применительно к биполярной кремниевой технологии.

3. Метода выделения "неисправностей" отдельных элементов в комплексных тестовых структурах.

4. Способ изоляции контролируемой области для измерения плотности "неисправностей" тестовых структур на промеь-уточкых ■ этапах технолог™.

5. Способ измерения плотности закороток коллектор-эмиттер в биполярных шгкреггапзшх транзисторах па ранней стадии технологии до формирования металлизации.

6. Методы "электрической микроскопии" случайных дефектов..

7. Метод оптимизации параметров тестовых структур.

8. Результата исследований технологических потерь при изготовлении структуры БИС.

Практическая ценность.

Результаты исследований использованы при разработке и внедрении новых изделий на заводе "Микрон". Они реализованы через выработку решений по оптимизации структура и режимов изготовления БИС.

Данный метод контроля применялся при изготовлении изделий серий 556 , 533, 1802 (включающих набор от логических вентилей до более сложных ИС) в соответствии с технологической документацией Иб.60202.00007, И6.25.00018, ОСТ и 20 9903-86.

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

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

Дппробация работы.

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

1.X Всесоюзной конференции по микроэлектронике.. Таганрог, TP

1982г.

2. i Всесоюзной конференции по физическим основам твердотельной электроники. Ленинград, 1939г.

3. Международная конференция по микроэлектроники. Ыинск,

1990г. '

■ ■ ■

Публикации.

По материалам. диссертации опубликовано 10 печатных и б

т

рукописных работ, перечисленных в конце реферата, и получено три тторских свидетельства на изобретение. и

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и :одерхит 140 страниц текста, 37 рисунков, 7 таблиц и список ' тнторатурц из 93 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ £А£0ХЦ.

В первой главе приведен анализ литературы по методам ^следования технологических потерь в разработках и производстве К. В ней рассматриваются как методические вопросы, так и данные ю моделям и исследованиям потерь из-за случайных дефектов и гляяния значений параметров компонентов на выход годных.

Начало глава посвящено рассмотрении технологических потерь !з-за "грубых" дефектов, т.е. связанных с неправильными значениями мракетроз компонентов ИС, а именно транзисторов, диодов, зезисторсз. Обычно ш представляет труда спрогнозировать' выход годных, если известно вяияш:е на него' каждого параметра и установлены правильные допустимые для этих параметров границы. Зсновным при анализе выхода годных ЕС является определение штервала значений параметров, в котором обеспечивается правильное-£уккционировекиэ интегрзлинх схем. Этот интервал мохно вычислить ; помощью моделирующих программ, однако прямые экспериментальные методы несомненно должны дать значительно лучше результаты.

Далее рассматривается математический аппарат теории случайных

>

неисправностей дефектов.

Начиная с 1964 г. в литература предлагались различкыэ модели выхода годных, которые отражали технологическую ситуации тех или иных лабораториях и производствах. Наиболее известные из них это: -пуассоновская модель, -смешанное пуассонозское распределение и -формула Стаплера

Пуассоновская модель - самая простая из всех моделей, однако, она не всегда обеспечивает требуемую точность соответствия Фактическим данным. Все другие известные 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 моделирований фотолитографических дефектов является довольно слоэгсй задачей, что обусловлэно различной чувствительностью фотолэтографических рисунков к дефектам различного размера. Любая модель, позволяющая оценить плотность дефектов в.пределах заданного размера, исходя из плотности неисправностей тестовых структур, является полезной.

Анализируются также литературныз данные по тестовым структурам и тестовый ячейкам, представляйте собоЛ коцтрольныз схемы и прибора на специально отведенной площади, создаваемо одиоаремешю с изготовлением рабочих кристаллов.

Для исследования причин "неисправностей", которые могут возникать в БИС кспользузтся сложные тестовые структуры, включающие элементы конструкции рабочей схемы . ( тестовая металлизация,■ матрица транзисторов и вентилей, фрагмента накопителя ЗУ, цепочки инверторов и др.), на которые оказывает:

с

действие многочисленные дефекты. Переход- от электрических измерений к выявлении неисправностей в сложных- .тестовых структурах Затруднителен в тех случаях, когда на структуру оказывает действие сразу несколько дгфектсз.

Представлен подход к проектировании "полной" или "комплексной" тестовой ячейки применительно к КМСП технологии, при котором учитываются все - факторы, давдие вклад в сысекгаг выхода-годных. В таких ячейках конструкция прибора разделяется на элементы и для каждого из них проектируется тестовая структура, в которой исследуемый элемент становится значимым. Однако на момент выполнения наших работ в литературе практически отсутствовала :п?$срмац!и о проектировании такого рода "полных" тестовых ячеек для оценки технологических потерь биполярных кремниевых БКС, а таете методика анализа дефектности по результатам электрических измерений слоеных тестовых структур.

В конце главы сформулированы основные задачи доссертационнсй работы.

Во второй ' главе описывается разработанная методика исследования плотности "неисправностей" из-за случайных дефектов и приводятся разработанные и использованные для статистических исследований дефектности тестовые ячейки и тестовые структуры,

Нами для выявления потерь Еыхода годных на основа экспериментальных исследований предложено использовать выражение: '

Р - Р«-е~Л1А ♦Р?-в~ХгА (I)

где

л»»\2 - Плотности неисправностей,

А - конструктивный параметр или объем, характеризующий степень сложности тестовой структуры (количество вентилей, транзисторов, контактов или площадь р-п переходов, металлизации и

т.д.),

Р1 - часть плоцада с более высокой дефектность»,

рг - часть площади с низкой плотностью дефектов.

Зто сравнительно простое выражение является частным случаем составной пуассоповской модели,-и в то аз врамя отргааст реалхно наблздадмые эффекты, связанные с группированием дефектов в соответствующих областях на пластина. Зависимость логарифма выхода годных в этой модели от а мохет быть аппроксимирована двумч отрезками прямых с различным наклоном. Отрезок с тангенсом угла м характеризует области с высокой плотностью' дефектов. При зтом • отрезок 1-р на сси ординат (а-0) характеризует относительную доли неслучайных, "грубых" потерь - это та часть площади, где нет-"годках" структур да~е" самых простых (одиночные транзисторы, резисторы, короткие проводники и т.д.) из-за того, что полученное параметры находятся за границами работоспособности этих элементов из-за грубых отклонений технологических реяаюз или конструкции. Отрезок с тангенсом угла А2 характеризует плотность неисправностей в областях с низкой плотностью дефектов; а парссочанка продолжения этого отрезка с осью ординат показаваат честь шэдадя с стакой плотностыо.

Таким образом, ытроксимация зависимости ■ выхода . годах выражением (I) позволяет разделить суммарную площадь плзстия па три области: .

-области, где нет годных структур;

.-области с повыпснпой степенью дефектности: -области с низкой гт.татксстьз дефектов. 71 • Сравнивая с известной формулой Стаплера, легко видеть, что пропитая нами модель списывает те ео явления на пластине, ' связанные с групкфовашгл дефзктов, но при этом кисет более ясный ©гаячоский сжсл коэффициентов, входящих в вирагение. Э5ф?кты, ссязгшиэ с группированием дефектов, ыоето рассиатр:гзать как' коэздаснмыз, пзлояакныэ нз ссяоЕное распределение и в ряде случаев 'еппрсксимацяя вырзвениен (I). дае? меньшую сужарпуз ошибку, чем Оориула Стаплера. к^ома тсго,'.'втдасс9ртз1Г.и показано, что принятая яаьга кода ль позволяет описывать сухарный выход годных пластин, проведших несколько операций.

Дот пластин, пропэдаих п технологических операций, выход годных определяется выражением:

р - П PJ (2)

>1

При переннозекии только одно слагаемое будет содержать шгозптелн с низкой плотностьэ неисправностей. Суггма остальных членов включает многлтзли с высокой плотностью дефектов. Если для них принять некоторую среднюю плотность неисправностей, то 'выражение (2) будет акалспгшо Еыретенжэ .(I). Таким образом, выход, год: пс; после нескольких. операций тэшзе можно аппроксимировать шранешгая (I). Такой подход еправдзн, если нз требуется детального исследования областей с высокой плотностью •дефектов. . ,

Для исследования плотности неисправностей, возникащих в БКС в процессе изготовления, согласно предложенной ызтодако, разработан и изготовлен тестовый комплект.

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

Тестовый комплект был 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 структур?;, ' представляют собой змейковые, гребенчатые конструкции, а также сборки, состоящие из параллельного и последовательного соединения однотипных элементов. Такие структуры занимают на пластине определенную площадь и чувствительны к определенным видам дефектов. Для каждого Еида 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 широкий диапазон объема А, перекрывающий более, чем три порядка.

В работах Лукачека и др. показан подход к•проектированию "полной" тестовой ячейки применительно к МОП - транзисторной структуре, где для каздого 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 ТЯ15, ТЯ16 и др.

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

Поэтому нами предложено наоборот исключать исследуемый элемент из обцей конструкции прибора и его влияние оце1швать сравнением структур с данным элементом и баз пего. При этом остальная конструкция в большинстве случаев остается без изменения.

Рассмотрим на примере транзисторной структуры, изготовленной по технологии с самосовмещенным эмиттером формирование состава тестовых структур для "полной" тестовой . ячейки. Эмиттер транзиитора имеет две области: - донную -часть. , равную его площади, включающую в себя область контакта к эмиттеру, и боковую часть, равную периметру эмиттера. В своя очередь три четвертых периметра граничит, с областью щелевой изоляции и одна четвертая с областью коллекторного контакта.

Выход годных в зависимости от количества транзисторов такой структуры должен зависеть от всех перечисленных факторов:

1пР » СА> •Б+Хг-Ь+Аэ-Ьгл.к+А!-Ьр+Хз-Бк+Ав-Ькв+Хт-ЦяОп (3)

где :

XI-э, хг-ь - количество неисправностей в донной части и на периметра эмиттера;

Аз-Ьгл.к, х* •ьр,хв*ькб Х7• ькк - количество' неисправностей на периметре эмиттера в непосредственной близости от глубокого .коллектора, разделительной щели, базового и коллекторного контакта;

хв-эк - 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 пвраллелыю-соеданеншх однотипных микромсщшх транзисторов (базовый вариант):

-сборки микроаощных транзисторов аналогичная базовому варианту, ко без шелевой изоляции, глубокого коллектора, коллекторных контактов, без областей коллекторных контактов и щелевой изоляции, без областей контактов к эмиттеру;

- система проводников, повторяющая разводку в сборке без транзисторов.

Сравнивая плотность отказов транзисторов, например, без разделительной щели с базовым вариантом, певчим плотность отказов, на единицу длины периметра змкттера, из-за влияния щелевой изоляции:

1п(Р11/Р12) - 1п(р«»/р42) - (п1-п2) (4)

где ри, р1г, р41, р* 2 - выхода годных обеих структур при количестве транзисторов в сборках соответственно т.иг.

Во многих ~ случаях необходимо иметь возмогность оценить плотность дефектов в транзисторной структуре до наноезкия металлизации. В данной работе предложена такая тестовая структура, в которой протяженная базовая область одновременно яв.чяется проводящей шиной. Эта структура близка к "сборке" (или группе) параллельно-соединенных микромощных транзисторов, что позволяет исследовать транзистор при различных комбинациях топологии. Контакт обеспечивается только к коллекторной и базовой областям. Там, где имеется закоротка коллектор-эмиттер, иапрюшииз пробоя коллектор-база равно напряжению пробоя эмиттер-база.

Предложен такте способ (а.с.) для исследования влияния операции разделения (изоляции компонент) на плотность з'акорото:: коллектор-эмиттер, вводя 'структуры с наведенной ОПЗ, что такяэ

расширяет возможности контроля неисправностей на ранних этапах технологии

На большинство тестовых структур сказывают влияние дефекты, приводящие к различным неисправностям, часто исключающих друг друга при измерениях. Например, на цепочку контактов наряду с дефектами, приводами к обрывам, оказывают влияние поверхностные закоротхи ыегздг соседними звеньями. В слоаных тестовых структурах, на которые оказывают действие различные ■ неисправности, нами предложено рассматривать только те, в которых пыход годных из-за случайных дефектов составляет не менее 37х, то есть в среднем в структуре не более, чем одна неисправность. Для этих структур сранителыга легко связать измеренные значения с имеющимися неисправностями. Поэтому па кристалле создается ряд тестовых структур, в которых последовательно увеличивается объем А и нугныо структуры для анализа Еыбираются после измерений, в которых с одной стороны плотность неисправностей имеет значимую величину, а с другсЗ в каддой структура ко более одной неисправности.

В третьей глэео представлены результаты экспериментальных исследований технологических потерь из-за случайных дефектов всего технологического тема. Был Еыбран маршрут изготовления с самоссЕиздзекнш эмиттером (ззт - структуры) с использованием 4 проекционной литогоофгм на кремниевых пластинах диаметром 100 мм, где по всей пгедзди были впечатаны тестовые ячейки. Такие исследования технологии проводились впервые в стране. Индикаторами дефектов служили цепочки последовательных хонтактоз, тестовый элемент "проводник+гребенка" и сборки параллельно соединенных транзисторов. Экспериментальное точки аппроксимированы на рисунках лсманнкли з соответствии с выражением (I).

1В

В результате исследований получены следующие значения плотности отказов, связанных со случайными дефектами:

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

—3

- закоротки близлежащих проводников 0.2 - 0,4 хХ0~"/мм;

-закоротки межслойного диэлектрика гхЮ^/пересечение;

-закоротки в транзисторной структуре I0"4/тра нзист ор.

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, меяслойного даэлектршса:

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

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

- закоротки меяслойного диэлектрика определяются периметром 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 большей 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 технолопш СБИС, основанной на том, что электрические методы измерения плотности дефектов в зависимости от

та размера могут бить представлены как метод "электрической микроскопии" .

Тестовые структуры, шекщие возможность легко изменять линейные размеры критичных областей, могут служить инструментом для оценки распределения плотности дефектов в зависимости от их размера. Наиболее простыми структурами, обзспочизащиш прямую зависимость плотности неисправностей от плотности дефектов, являются такие структура или индикаторы дефектов, в которых любой дефект, попадающий в площадь индикатора дефектов вызывает отказ структура. Это мозет быть МОП-кондэнсатор, р-п переход, либо базовая область ■ биполярного транзистора. Анализ дефектов, связанных со структурами, рисунок которых сформирован фотолитографией, является более слогной задачей, поскольку это обусловлено различной чувствительностью фотолитографэтеских рисунков к дефектам разного размера. Чувствительность методов определяется теки мгашмальными размерами, которые может себе позволить фотолитография. Выделение размеров тех дефектов, неисправность которых связана с некоторой вероятностью, основано из 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 дефектов и основные виды отказов связаны с обрывами контактов и закороткаш близлезащих проводников.

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

*(a-ai )

X«-Xs А1-Л2

Ы-Ьз bl-ba

где axbl, ахЬ2, alxb3, al хЬ4 - размеры 0КН8 Б ЦеП0ЧК8Х

.последовательных контактов;

xi. Х2. хз, Х4 - плотности неисправностей соответственно для кавдого размера окна;

а - расстояние между 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 или после 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 удаляется ионной подчисткой кз окоп размером более 4x2 шш2.

Для партии пластин с ионной подчисткой получили следующее распределение дефектов:

больше 2S мкм - 1.22 деф./см2; от 4-х до 25 мкм - нет дефектов; от 3-х до 4-х мкм - 86 деф/cu2.

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

от 4-х до 25 мкм - 9.s деф./см®, аффективный размер дефекта II.4 мкм;

от 3-х до 4-х мкм - 367 деф/см2.

8А

1а

Измерение размеров дефектов бозможно также с помощь» проводящих полосок. Дефект, попавший в область тестовой структуры в зависимости от своего размера приводит к закоротке или обрыву какое-то количество близлежащих проводников. Наш! предложена тестовая структура в форме спирали позволяющая проводить измерение размера дефекта с дискретностью шага металлизации, минимальное значение которого для оптической фотолитографии, составляет 3 мкм.

Нами также получены выражения и разработаны методики, позволявшие получить плотность дефектов в заданном диапазоне размеров,применяя тестовые структуры с различными соотношениями шрины проводника и зазора между ними.

Предложенный в диссертации метод "электрической микроскопии" случайных дефектов в связи с уменьшением размеров эленентоа часто может оказаться единственным, ■методом, особенно, когда дефекты маскируются последующими слоями. Метод может быть использован для исследозашш дефектности по любой технологии в том тлело й субмикронной, высоко оперативным, поскольку легко поддается автоматизации.

Пятая глеза посвящена оптимизации параметров БИС с применением тестовых структур.

■ Нами разработана новая методика, позволяющая экспериментальным путем уточнить значения "окна процесса" (допустимый интервал технологических параметров), когда контроль тестовых - структур проводится в 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 выгода 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 другиа параметры из вносят вклада в снижение выхода годных, либо их вклад минимальный и постоянный для всего диапазона значений Еыбранного параметра. В диссертации проводится оптимизация параметров для матричных биполярных БИС.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

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

Основные результаты диссертации заключаются в слздующзм:

1. На основании разработанных матодов разработан и сослан ■ новый комплект тестовых ячеек и проведана исслздоваиия потерь

выхода годных на полном маршруте изготовления крешзюЕЫХ БИС. Исследованы плотности отказов тестовых структур для различных технологических операций в зависимости от размера компонентов и выявлены причины их возникновения и соответственно причины брака БИС.

2. Предложены и разработаны методы "электрической микроскопии" случайных дефектов и проведены исследования распределения дефектов на опзрациях формирования переходных контактов.

3. Проведены исследования технологических потерь выхода

годных матричных БИС из-за отклонений значений электрофизических ларакетрсв Тестовых компонентов.

Осеоеныз результаты диссертации опубликовагм в следующих работах:

1.0вч8ренко E.H., Панасюк В.Н., Амелин В.П., Смирнов В.И.

Автоматизированная система ' контроля параметре® тестовых структур // Тезиса докладов X Всесоюзной конференции по микроэлектронике.- Таганрог, ТРТИ. IS82r.

2. Анапа В.П., Озчэраихо E.H., Балакинз Л.И., Мокеров В.Г.,

0

Япук Л. И. - Автоматизированная система диагностики уровня технологии изгоговлешм БИС // Тезисы докладоз i Всесоюзной конфэранщш по физическим основам • твердотельной электроники. - Ленинград. 1989г.- т.В - с. 110.

3. Амелин В.П., Мокероз В.Г.. Овчаренко E.H. Двгомати<шрсвашюл система исследования технологии СБИС на основе' измерения тзетогмх компонентов // Диагностика материалов и изделий юяфсэаагирропияи, вопросы качества п. безотказности элементов и сгеш Тоспсы докладов vii международной конференции по кпфоэлээдрошко. - (Лшсг.. I9S0.- т.1-е.303-305.

4.' Разработка унифицированной тестовой ячейки и методов контроля по пой гпрямотров структуры пластин с БИС: Отчет о

"ШР-/ КЕИКЗ а Г? СЛЗОЗ - !.)., 1978. ' - ■

5. Разработка ясразруиагазпс методов контроля структурных дефектов К!С с - поиозг-'О унифицированной тестовой ячейки -щжЬюталыю к топовой цоховой системе: - Отчет о НИР / НИИМЗ н TP 011833 (}., I9C0.

6.Пссявлопапио неоднородности физической структуры БИС и ее влияние на шход годных: - Отчет о НИР / НШЯ - н Г? 015382 Ы.,

гг

.IS32.

. 7. Разработка и внедрение автоматизированной подсистемы операционного контроля пластин БИС по унифицированный тестовым ячейкам: Отчет ОКР / НИИМЭ - и ГР OI7596 М.. 1983.

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

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

10. Разработка автоматизированного рабочего места анализа брака элементной база БИС по результатам тестового контроля: Отчет, о НИР / НИШ - N ГР 532427 М.. 1988. -

11.Исследование возможности контроля . на база пьезорезистивного эффекта внутренних механических напряжений е пластинах кремния по тестовым компонентом: Отчет о НИР / ШИШ - м ГР Д54121 М., 1990.

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

13. Овчаренко E.H., Богданов И.М., Панасвк D.H. Автоматизированная установка для контроля параметров полупроводниковых структур емкостными методами // "Электронная техника".- 1982.- сер.8 - Управление качеством, стандартизация, метрология, испытания. - выл 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.- Микроэлектронника.-вып.3(105).-с. 23-26.

15. Мокеров 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 // "Микроэлектроника" - 1984г.- т.13 - вып.6 - с.539-545.

16. Мокеров В.Г., Никифорова-Денисова С.Н., Панасюк В.Н., Смирнев В.И., Тимошашов Ю.А., Овчаренко E.H., Чернов И.П. - Влияние малых доз r-облучения на структуру микродефектов и электрические свойства кремниевых монокристаллов и эпитаксиальных слоев. // "Микроэлектроника" - 1986г.- т.15 - вып.1.-е.36-41.

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

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

18. Овчаренко E.H., Панасюк В.Н., Исаев В.В., Валеев A.C., 1йсжо В.А. -Метод исследования технологии формирования металлизированной разводки ис с применением тестовых компонентов // "Электронная техника"- 1988.- вып.4.- с.68-71.

19. Исаев В.В., Панасюк В.Н., Овчаренко E.H. Статистический анализ диффузионных трубок по тестовым компонентам. // "Электронная техник^"- 1983 -сер.8 - £ып.3(130).

20. Панасюк D.H., Кур.ин С.М., Маняа Н.М., Мокеров В.Г., " Овчаренко E.H. -тестовый контроль поликремшевых резисторов на

пластине. // "Электронная техника"-1988,- сер.8 - вып.4.

21. A.C. Валеев, E.H. Овчаренко, В.А. Шипко, Т.П. Трайнис ' -Метод исследования технологии формирования мекуровневых контактов межсоединений БИС с применением тестовых структур. .«

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

22. В.Г. Мокеров, E.H. Овчаренко, A.C. Валеев, В.М. Шшеко -

2t

Электрическая микроскопия случайных дефектоз в технологии СБИС. // "идароэлоктроника* - 1991г.-- т.20 - вшЛ.- с. 2СЭ-238.

23. Смирнов В.И., Панасих В.Н., Опчарапко Е.К. Способ измерения профиля концентрации цршзсв в падупрсзсщшшх. // A.C. м 958987.

24. Смирнов В.И., Панаева D.H., Овчаропко E.H. Способ измэронил параметров полупроводниковых слоев.// A.C. N 1068847.

25. Накопитель для постоянного зааокинавдзго устройсгоа. // A.C. N 1468262.