CC BY
25
ЛИТЕРАТУРА
1. Контекстная реклама [Электронный ресурс] // Википедия: электронная энциклопедия. [20012018]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Контекстная_реклама (21.03.2020).
2. Виды контекстной рекламы и особенности их использования [Электронный ресурс] // Энциклопедия результативного маркетинга. [2020]. URL: https://blog.zolle.ru/2 018/0 9/25/vidy-kontekstnoj-reklamy/ (21.03.2020).
3. Лемматизация [Электронный ресурс] // Википедия: электронная энциклопедия. [2001-2018]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Лемматизация (21.03.2020).
4. Аудиторный таргетинг Яндекс и Google [Электронный ресурс] // Синапс. URL: https://www.syn-apse-studio.ru/blog/auditornyy-targeting-yandeks-i-google (21.03.2020).
5. Лемматизация [Электронный ресурс] // Инструменты для NLP разработчика: лексика, морфология, синтаксис русского языка [2019] URL: http://www.solarix.ru/for_developers/api/lemmatization.shtml (21.03.2020)
УДК 544.01
Доросинский А.Ю. , Недорезов В.Г.
ООО научно-производственное предприятие «Сонар», Пенза, Россия ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия
МЕТОД КОНТРОЛЯ СОСТАВА ГАЗОВОЙ СРЕДЫ В ПОДКОРПУСНОМ ПРОСТРАНСТВЕ РЕЗИСТИВНЫХ МИКРОСХЕМ
Обозначены актуальность, и проблемы оценки газовой среды в подкорпусном пространстве микросхем изготовленных по гибридной технологии. Предложена схема установки на базе масс-спектрометра.
Показана эффективность использования метода масс-спектроскопии для контроля газового состава подкорпусного пространства резисторов и наборов резисторов при анализе отказов, отработке вопросов использования новых материалов и оценке влагопроницае-мости корпусов.
Ключевые слова:
ГАЗОВАЯ СРЕДА, ВЛАГОСОДЕРЖАНИЕ, ПОДКОРПУСНОЕ ПРОСТРАНСТВО, ГИБРИДНАЯ МИКРОСХЕМА, МАСС-СПЕРКТРО-МЕТРИЯ, ОБРАЗЕЦ, КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА
Проблема управления качеством промышленной продукции весьма сложна и многогранна. В электронной промышленности, характеризуемой сложностью технологических процессов, массовостью и сложностью выпускаемых изделий при высокой автоматизации, проблема повышения качества стоит особенно остро так ее решение позволяет увеличить процент выхода годных изделий, улучшить технологические характеристики изделий, в том числе и их надежность.
Работы по повышению качества и надежности резисторов и резистивных микросхем не могут иметь успеха без широкого внедрения в производство эффективных методов контроля качества и физико-технического анализа причин технологических потерь и отказов при отбракованных и других испытаниях, а также при эксплуатации.
Одной из технически сложных проблем при реализации гибридной технологии производства является контроль состава газовой среды в подкорпусном пространстве микросхем.
Анализа литературных данных [1-3] показал, что наиболее перспективным направлением для решения этой проблемы является метод масс-спектро-метрии. Была разработана специальная установка, основными частями которой является масс-спектрометр магнитного, монопольного или квадрупольного типа, обогреваемая камера для вскрытия микросхем, блоки управления и обработки информации. Методика проведения масс-спектрометрического контроля влаги включает калибровку масс-спектрометра по эталонным газовым смесям, монтаж испытываемой микросхемы в термошкафу, вакуумирование и сушку системы с термокамерой в течение 12-24 ч. при температуре (115-125) °С, стабилизацию с термокамерой на уровне температуры разогрева 100 °С корпуса микросхемы.
При исследовании физики отказов микросхем установлено, что влага, присутствующая внутри корпуса, является одним из основных факторов, снижающих надежность микросхем. Влияние влаги, проявляющееся в коррозии алюминиевой металлизации, накопление заряда на изолирующем диэлектрике, миграции ионов основных материалов и примесей отмечено в [1], где подчеркивается необходимость установления верхней границы содержания влаги в корпусе, исключающей развитие этих процессов.
Вместе с тем количественные закономерности, связывающие содержание влаги в корпусе со сроком службы и хранения микросхем, изучены сравнительно мало, что вызвано разнообразием условий хранения, применения и эксплуатации изделий, широкой номенклатуры материалов, используемых для изготовления корпусов, различной интенсивностью
процессов натекания из окружающей среды и другие.
Например, из-за проницаемости пластмассового корпуса накопление влаги может достигать 30-100 мкг в неделю [1], а вследствие термодесорбции керамического корпуса в течение 4000 часов увеличение количества влаги может составлять при температуре 150 °С 0,002 мкг/см3, при 200°С более чем 0,012 мкг/см3.
Накопление влаги внутри корпуса вследствие недостаточной герметичности уплотнений может быть еще более неопределенным, так как в условиях массового производства микросхем отбраковываются лишь изделия с мощностью течи, превышающей 5-10-5 мм.рт.ст/с.
Для оценки содержания влаги в подкорпусном пространстве было проведено исследование НР1-27-6. Исследование проводилось на установке, разработанной на базе масс-спектрометра МИ-1201. Принципиальная схема установки представлена на рисунке 1.
Образец (5) размещается в вакуумной камере (3). Стальная игла (4) служит для прокалывания образца, а масс-спектрометр (1) - для количественного измерения высвобождающихся при этом паров воды.
Точные измерения могут быть сделаны только после предварительного удаления всей влаги из системы, что осуществимо лишь при длительной откачке (24 часа) всей системы при температуре 450 °С и практически невозможно при проведении анализа партии образцов. Приемлемое значение чувствительности (100-150 ррт) обеспечивается подготовкой масс-спектрометра (давление паров воды до соответствующего уровня), уменьшением внутреннего объема всей системы до минимума и перегревом системы при температуре 100 °С в течение 1 ч после установки каждого образца.
Для измерения содержания паров воды в образце последний прокалывают стальной иглой, и пары воды попадают в масс-спектрометр, индикатор массовых чисел которого настроен на 18 а.е.м. Такая настройка необходима ввиду малого времени измерения.
Расчет количества влаги производится путем измерения площади, ограниченной кривой измерения ионного тока, соответствующего массовому числу 18 а.е.м., и осью координат (рисунок 2) . Для калибровки масс-спектрометра используются образцы известного объема, герметизируемые в среде с контролируемым содержанием влаги. (Применялись образцы, герметизированные в среде с относительной влажностью f = 51% и f = 0,5 % при 20 °С).
1 - масс-спектрометр; 2,6-8,10 - высоковакуумные клапаны: 3 - камера образца; 4 - игла; 5 - образец; 9 - механический насос; 11 - маннометрический преобразователь; 12 - диффузионный паромасляный насос; 13 - азотная ловушка; 14 - автоматический потенциометр; 15 - термопара;
16 - нагреватель; 17 - компрессор Рисунок 1 - Схема устройства анализа влагосодержания в корпусе микросхемы
450
400
350
300
250
200
150
100
50
к
к
10 11 12 13 14 15 16 17
Ионный гок, мА
Рисунок 2 - График расчета концентрации паров Н2О в подкорпусном пространстве набора резисторов
НР-1-27-6
По графику (рисунок 2) проведем расчет концентрации влаги в подкорпусном пространстве НР-1-27-6. Площадь, ограниченная кривой (заштрихованная область) составляет 287 6,5 учетных единиц. При калибровке масс-спектрометра было установлено, что 1 у.е. = 0,15-10-9 Н2О.
Расчет абсолютной влажности определяется по формуле
БК
где f - абсолютная влажность, Г/см3;
Б - площадь по кривой, у.е.;
К - переводной коэффициент, г;
V - внутренний объём образца, м3.
Для рассматриваемого случая абсолютная влажность в корпусе НР1-27-6 составит f=1,88 г/м3.
Это соответствует относительной влажности 10,8 % при 20 °С, что соответствует парциальному давлению паров воды 1,64 мм.рт.ст.
Из экспериментальных данных видно [1], что парциальное давление паров воды более 1,95
мм.рт.ст, в корпусе микросхем на МОП транзисторах с алюминиевой металлизацией приводит к отказу, тогда как парциальное давление менее 0,3 мм.рт.ст. обычно наблюдается у годных приборов. В микросхемах, изготовленных по планарно-эпитак-сиальной технологии на биполярных транзисторах, а также с алюминиевой металлизацией отказы наблюдались при содержании влаги в корпусе около 0,3 мм.рт.ст., в микросхемах, выдержавших испытания, количество влаги около 0,1 мм.рт.ст.
Таким образом, опробование метода показало эффективность масс-спектроскопии для определения влагосодержания и позволило установить наличие паров воды в подкорпусном пространстве резисторов НР1-27.
Для дальнейшего повышения качества выпускаемых микросхем и повышения тактико-технического уровня разработок необходимо продолжить работы в направлении анализа подкорпусной атмосферы микросхем, исследования влагопроницаемости корпусов, исследование влагопроницаемости мест герметизации корпусов и др.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шиманюк Л.М. Методика оценки содержания влаги в микросхемах / Л.М. Шиманюк // М.: ЦНИИ "Электроника", Электронная техника, сер.8, вып. 8 (78), 1979, с. 10-14.
2. Чернышов А.А. Контроль важности в корпусах интегральных микросхем / А.А. Чернышов, С.А. Крутоверцев, А.И. Бутурлин // М.: ЦНИИ "Электроника", зарубежная электронная техника, №2, 1987, с. 3-64.
3. Доросинский, А.Ю. Особенности изготовления металлокерамических резистивных элементов / А.Ю. Доросинский, В.Г. Недорезов // Надежность и качество: сб. тр. междунар. симп. : в 2 т. - Пенза : Изд-во ПГУ, 2018. - Т.2. - С. 230-231
УДК 544.01
Доросинский А.Ю. , Недорезов В.Г. , Доросинская Ю.В.
ООО научно-производственное предприятие «Сонар», Пенза, Россия ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия ОАО «Электромеханика», Пенза, Россия
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕНТГЕНОСПЕКТРАЛЬНЫХ МЕТОДОВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ РЕЗИСТОРОВ
Представлены результаты по использованию методов спектроскопии в исследовании элементного слоя резистивных элементов. Рассмотрены методы электронной и ионной Оже-спектроскопии, вторичной ионной масс-спектроскопии, электронной спектроскопии для химического анализа и рентгеноспектральный микроанализ.
Показаны перспективы использования данных методов при анализе отказов, отработки технологических режимов формирования резисторов.
Ключевые слова:
АНАЛИЗ, ОТКАЗ, СПЕКТРОСКОПИЯ, РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, РЕЗИСТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, ОБРАЗЕЦ, КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА
Временная и температурная стабильность тонкопленочных резисторов и сборок во многом зависит от структурно-фазового состава резистивной пленки, представляющей из себя микро-и нанообъ-емы с физико-химическими неоднородностями.
Контроль распределения химических элементов по телу тонкой резистивной пленки можно успешно решать при условии возможности анализа химического (элементного) состава микрообъемов размерами от 10-3 до 103 мкм с разрешением по глубине от 1 до 10 нм, с разрешающей способностью в плоскости от 10-1 до 10-2 мкм и широким диапазоном концентраций до 10-7 ат.%. Такой анализ по существу сводится к определению атомного состава по толщине (послойному анализу) и по плоскости.
Наряду с возможностями современных методов химического анализа, послойный и плоскостной анализы могут осуществляться физическими методами, основанными на электронной и ионной спектроскопии. Здесь имеется ввиду, прежде всего, методы электронной и ионной Оже-спектроскопии (ЭОС и ИОС), вторичной ионной масс-спектроскопии (ВИМС), электронной спектроскопии для химического анализа (ЭСХА) и рентгеноспектральный микроанализ (РСМА).
Метод ЭОС
Использование методов ЭОС для неразрушающего контроля распределения химических элементов по телу резистивного элемента, на данный момент времени, не представляется возможным в связи с геометрическими ограничениями исследуемых образцов.
Дга анализа изделий в Оже-спектрометре необходимо разрушать резистивный элемент. При определении возможности анализа тонких резистивных пленок на Оже-спектрометре наблюдалась проблема с накоплением заряда на исследуемом материале.
Накопление электрического заряда на исследуемой поверхности приводит к следующим искажениям Оже-спектра:
сдвиг Оже -спектров по энергетической шкале в низкоэнергетическую сторону, что затрудняет, а порой и делает невозможным расшифровку Оже-спек-тров;
"выталкивание" электронного (ионного) зонда заряженной областью на соседние незаряженные, Оже-спектры при этом регистрируются либо с очень большими искажениями, либо не регистрируются вообще [1-3] .
В некоторых случаях удовлетворительные результаты получаются при наложении на поверхность тонкой резистивной пленки, редкой металлической заземляющей сетки или металлической заземляющей диафрагмы .Иногда удается получать хорошие результаты при подаче небольшого отрицательного
потенциала на объектодержатель, создающего отталкивающее поле для вторичных электронов. К этому потенциалу очень чувствительна эмиссия истинно вторичных электронов. Вносимые при этом искажения в Оже-спектре не очень значительны.
Опробование, выше приведённых методов для нейтрализации заряда поверхности исследуемых ре-зистивных плёнок, положительных результатов не дало.
В связи о этим было проведено опробование метода ЭОС для хорошо проводящих материалов, в частности для контактных площадок резистивных элементов.
Был проведен послойный анализ структуры У/К2<Х/А1/Т1 (контактная площадка тонкопленочного резистора) полученный последовательным термическим напылением слоев V, К2ОС, А1, Т1 на ситалло-вую подложку, соответственно.
Анализ проводился на Оже-спектрометре 09И0С-10-005. Оже-исследования проводились при ускоряющем напряжении 3 кВ и токе электронного зонда 1 мкА. Диаметр электронного пучка, определяющий локальность анализа на уровне микрометра. Травление поверхности образца проводилось ионами аргона с использованием ускоряющего напряжения 5 кВ и плотности ионного тока до 0,5 А/см2. Оже-анализ проводился как непрерывно во время ионного травления (снятие профилей «Оже-профилиро-вание»), так и по точкам после ионного травления по границам кратера.
На рисунке 1 представлены профили распределения элементов подвергнутых анализу и Оже-спек-тры соответствующих участков.
По оси ординат на кривых распределения при ионном травлении отложена амплитуда Оже-пиков соответствующих элементов. Как видно из представленных профилей, кислород связан только с титаном. Оже-спектры полученные на титане до ионного травления и на его начальных стадиях, подтверждают этот вывод. Судя по относительной интенсивности линий О2 и Т1, с учетом близости их элементных факторов чувствительности (0,5 и 0,45) содержание кислорода в титане близко к Т12О. Присутствует в слое титана и углерод, причем в виде карбида. Следует отметить, что "кар-бидизация" почти всегда происходит при травлении, поэтому из проведенных исследований нельзя сделать однозначного вывода о форме существования углерода в слое титана. В тоже время наличие углерода в титане и его отсутствие в А1, возможно, связано со способностью Т1, в отличие от А1, образовывать карбиды.
Из выше приведенных данных следует, что использование метода для неразрушающего контроля распределения химических элементов резистивного элемента практически невозможно.
