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    微电子工艺可靠性的影响因素及提升措施研究

    来源:UC论文网2016-06-27 15:12

    摘要:

    本文在对微电子工艺可靠性进行简要阐述基础上,指出了研宄微电子工艺可靠性必须注意的三个基本出发点,并从原材料控制、设备与工艺控制、环境洁净度控制等方面探讨了提升微电

      随着电子科学与?#38469;?#30340;快速发展,微电子产品已经在众多领域得到了广泛的应用。伴随着微电子产品应用范围的不断扩大,人们对电子产品的?#39318;?#38382;题给予了高度关注。可靠性是衡S产?#20998;首?#30340;重要指标,确保微电子工艺的可靠性,?#26434;?#20445;证产?#20998;首?发挥产品应有的性能具有重要意义。为此,必须做好微电子工艺各方面、各环节的控制,保证设备处于正常工作状态,必须结合从微电子工艺可靠性的影响因素出发,采取?#34892;?#30340;措施提升微电子工艺的可靠性。本文从研宄工艺可靠性问题的基本出发点出发,对提升微电子工艺可靠性的措施进行探讨。
     
      1.微电子工艺可靠性
     
      工艺可靠性研究的主要阶?#38382;?C工艺加工阶?#21361;?#32780;研宄的主要问题则是如何在这一阶段如何满足产品的可靠性要求。工艺可靠性在对1:艺工程与1C可靠性之间的密切关系进行?#27835;?#30340;基础上,从可靠性的角度来?#33539;?#24037;艺?#38382;?#21644;工艺条件的基本要求,并且通过提升工序能力与工艺水平来确保工艺T程得到?#34892;?#22320;控制,从而保证生产出可靠性高的工艺产品。工艺的可靠性受到多方面因素的影响,原材料、设备与工艺、环境洁净度等均会直接影响产品的可靠性。为提升微电子工艺可靠性,必须从如下三方面出发:
     
      第一,试验和筛选不能够完全保证产品可靠性,必须通过可靠的设计和工艺可靠性来确保产品可靠性。随着对产品可靠性要求的提高(10-8-10-9/元件小?#20445;?#35774;计与制造己成为保证1C产品可靠性两个重要环节。通过可靠性设计来提高1C产品的“潜在可靠性”。而要提升1C产品的“固有可靠性”则必须通过工艺可靠性来实现。总之,工艺可靠性是影响1C产品可靠性的关键。
     
      第二,1C成品率和1C可靠性与1C?#39318;?#20851;?#24471;?#20999;。为了充分保证可靠性,必须要将提高成品率的要求?#25237;?#24037;艺的要求标准化,让其要求保证一致。
     
      第三,要兼顾到1C特性?#38382;?有时候会出现工艺可靠性要求与1C特性?#38382;?#35201;求之间的关系,这样就必须先保证可靠性,在可靠性的基础上,兼顾?#25945;?#24615;?#38382;?/div>
     
      2.微电子工艺可靠性的影响因素即提升策略
     
      考虑到1C生产的几个环节,我们必须釆取?#38469;?#25514;施来保证1C的可靠性生产,这些环节主要包括原材料,设备,工艺控制,环节等。
     
      2.1原材料控制
     
      原材料是1C产?#20998;柿靠?#21046;的主要环节,原材料在国际上已经具有相?#22791;?#30340;质量水平,采用传统”批接收检验"的结果往往是合格率100%。但仍很难保证原材料验?#23637;讨?#30340;微小问题,鉴于此,对原材料的控制可以采用PPM?#38469;酰≒artPerMillion)和SPC(StatisticalProcessControl)?#38469;酰挥?#22914;此才能保证供货方原材料的质量差别。PPM?#38469;?#30340;精度可以精确到百万分之几,具有"质变"的含义。
     
      SPC?#38469;酰?C生产不仅要求原材料有较高的?#39318;?还要求原材料的?#39318;?#19968;致性好。SPC控制成功解决了这个问题,供货方在提供货物的时候不但要提供质量合格的原材料,还要将SPC数据成功的提供给客户,这样就可以保证?#39318;?#27700;平的一致性,让所有的材料在统计受控中生产,?#28304;?#26469;摆脱单?#38752;可?#36873;保证?#39318;?#30340;旧方式。
     
      2.2设备与工艺控制
     
      设备与工艺控制是保证ic生产的重要条件,尤其是先进设备的运用更是工艺可靠的硬性条件。在先进设备的础上努力提高软件?#38469;酰?#23558;硬件软件?#38469;?#26377;机结合。可靠性与工艺?#38382;治?首先是结合具体工艺要求,合理利用可箱性模拟?#38469;?可靠性试验,?#33539;?#24037;艺?#38382;?#19982;可靠性关系规范,将1C产品的可靠性失效?#39318;?#25442;成对工艺?#38382;?#30340;控制。
     
      工艺条件的优化:工艺条件的优化核心是保证工艺的鲁棒性,根据不同的工艺设备,采用特定的方法,比如相应曲面法,正交试验等方法,运用这种优化的r艺来?#33539;?#26631;称值,工艺?#38382;?#23545;工艺要求并不敏感,这就导致较大工艺起伏范围仍然能够满足要求。对工艺条件的优化可以也提高产品的可靠度。
     
      工序能力?#27835;觶?#37319;用优化工艺后的工艺?#38382;?#21576;现分散特征,部分?#38382;?#20173;然会分布在规范之外,鉴于此,尽最采用各种工艺?#38382;?#26816;测?#38469;?尽可能多的收集足够多的工艺?#38382;?#25968;据,?#33539;?#24037;艺?#38382;?#28385;足?#23548;?#30340;能力,有的微电子?#38469;?#25552;出多大6项?#38382;?#26469;保证数据的可靠性,提高了工艺的工序能力,为保障可靠性提高了良好的保障。
     
      工艺统计控制:除上述步骤外,为能生产出稳定的ic产品,还应该采用统计过程控制(SPC)?#38469;酰?#36825;种?#38469;?#21487;以对整个生产线进行控制,从而提高可靠度。
     
      2.3环境洁净度控制
     
      环境的洁净度是指单位体积空间所含0.5um尺寸的尘埃数,其对1C产品的可靠性也会有很大影响。根据国际标准《空气洁净度分级标淮:IS014644-1》中的规定来对环境洁净度进行控制。国际标准中明确规定了每一等级洁净度所?#26434;?#30340;各尺的尘埃数进行了规定。在进行环境洁净度控制?#20445;?#21487;具体参考标淮中的规定来进行。
     
      在1C检测中,较小颗粒容易导致1C特性虽然不合要求,但仍能通过要求,但较大颗粒则有可能导致1C金属互连线层间短路、幵路等问题。在检测中应尽S避免较大和较小颗粒的存在,较小颗粒会导致连线局部变窄等?#27605;藎?#30001;于介层质量变差,最终导?#29575;?#29992;过?#35752;?C提前失效,导致可靠性变低。因此,在微电子工艺中,是否能够对生产环境的洁净度进行?#34892;?#30340;控制,将会直接影响到工艺可靠性,也会对产品的质量产生影响。
     
      3.结束语
     
      可靠性是衡最产?#20998;首?#30340;重要指标,确保微电子工艺的可靠性,?#26434;?#20445;证产?#20998;?#32625;,发挥产品应有的性能具有重要意义。微电子工艺建立的操作规程是可靠性保障的道要保障,无论是对r艺运行的环境要求,还是对工艺设备状态的要求,都会与工艺处理方法和操作程序一样影响其可靠性,工艺操作中要严格控制符合条件的工艺?#38382;?最好有工艺?#39318;?#30340;控制规定,严格控制?#39318;畈问?#26816;测方法,控制质量?#38382;问?#26816;测仪器等环节,将?#38382;?#25511;制范围尽最缩小,?#25381;?#36825;样才能生产出可靠性高的ic产品。
     
                                                                                                                                    杨亚非
                                                                                            (内蒙古自治区河套灌区管理总局解放闸灌域管理局)

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