1. Характеристика состояния метрологического обеспечение технологического процесса производства 3d модулей

Общая характеристика основных технологических процессов в 3D интеграции.

Анализ тенденций в развитии 3 D интеграции позволил выделить несколько основных направлений:

Система в корпусе чип на чипе — Si-P (system in packaging)

Система чип на пластине

Система пластина на пластине — WLP (Wafer level packaging)

В первом случае мы имеем чисто сборочные операции и основной аспект- это входной контроль чипов, контроль качества присоединения проволочных выводов и параметрический и функциональный контроль на выходе. Эти задачи решаются методами электрических измерений и оптическими методами.

Технология пластина на пластине — это сложный процесс с использованием комплекса технологических операций:

• химико-механическая полировка;

• фотолитография

• сращивание кремниевых пластин;

• формирование отверстий в пластине;

• металлизация;

• внутренние соединения через сквозные отверстия в кремниевой пластине и присоединение внешних выводов.

Все эти операции влияют на качество изделий и должны контролироваться прежде всего техническими средствами технологического оборудования.

Однако многие параметры структур, такие как дефекты исходных пластин и структур на разных этапах технологического процесса требуют более сложных аналитических методов.

Эти проблемы существуют в технологии полупроводниковых приборов и СБИС и решаются с применением различных методов:

• современная оптическая микроскопия (конфокальные микроскопы, использующая излучение видимой и инфракрасной области спектра.

• растровая электронная микроскопия;

• просвечивающая электронная микроскопия;

Последняя особенно эффективна при анализе внутренних дефектов.

Анализ поверхностных дефектов осуществляется методами Оже спектроскопии, ЭСХА, применением сканирующего туннельного микроскопа (СЗМ) и атомного силового микроскопа (АСМ).

Анализ зарубежных публикаций по проблеме 3D интеграции, в том числе материалов конференций, проводимых Sematech, подтвердил необходимость применения различных технических средств на этапах освоения производства, при анализе отказов и т.д. Часть этих средств должна быть доступна технологу в оперативном режиме (электрические измерения, оптическая и растровая микроскопия). Более сложные методики и аналитическое оборудование могут располагаться в центрах коллективного пользования при Вузах. Так в техническом университете находится ведущая лаборатория электронно-микроскопических методов исследования. Такой же подход может быть реализован при изучении методик использования Оже-спектроскопии, СЗМ, АСМ.

Таким образом, включение в учебное пособие конкретных разделов продиктовано необходимостью для специалистов, занимающихся разработкой и производством 3D изделий, знать возможности современных контрольно-измерительных средств и эффективно их использовать, в том числе с привлечением специалистов и оборудования центров коллективного пользования..

Классификация средств и систем контроля в технологии микро и наноэлектроники.

Автономные методы контроля в технологии микро и наноэлектроники:

– зондовые методы измерения электрических параметров полупроводниковых пластин и структур;

– методы контроля параметров полупроводниковых пластин и структур, основанные на емкостной спектроскопии.

– методы контроля геометрических параметров полупроводниковых пластин и структур (конфокальные оптические микроскопы, эллипсометрия).

Физико-аналитические методы:

• контроль поверхностных загрязнений методами Оже-спектроскопии и ЭСХА. растровые Оже микроскопы.

• контроль параметров поверхности в зондовых туннельных микроскопах;

• контроль дефектов полупроводниковых подложек и структур методами акустической и оптической спектроскопии (растровые электронные микроскопы, сканирующие акустические микроскопы, сканирующие инфракрасные микроскопы);

Встраиваемые в технологическое оборудование технические средства, обеспечивающие контроль и управление параметрами технологических процессов:

• контроль температуры при проведении процессов окислении, диффузии, осаждения пленок;

• контроль потоков парогазовых смесей;

• контроль параметров плазмы.

• контроль позиционирования в установках фотолитографии;

• реализация временных диаграмм технологии.

Технические средства параметрического и функционального контроля, применяемые на выходном контроле изделий микроэлектроники и наноэлектроники:

• технические средства параметрического контроля;

• технические средства функционального контроля.

.