CC BY
6
УДК 53.086
Устюгов Е.А. студент магистратуры 2 курса факультет «Отдел Аспирантуры и Магистратуры» ФГБОУ ВО «Поволжский Государственный Университет
Телекоммуникаций и Информатики» научный руководитель: Тарасов В.Н., д.т.н.
профессор Россия, г. Самара
МЕТРОЛОГИЯ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ
СТРУКТУР
Аннотация: Данная статья посвящена исследованию поверхности полупроводниковых структур. В электронике широко применяются различные полупроводниковые приборы. Их поверхность и свойства играют очень значимую роль в производстве и дальнейшем использовании. Изделие из пластины полупроводника с дефектом - не будет функционировать в полной мере, потому, дабы предотвратить выход бракованных изделий, а умения студентов стали апостериорными, следует проводить комплекс исследований и измерений. Поэтому разработка достаточно простых и надежных методов и приборов, позволяющих контролировать плоскостность полупроводниковых пластин в условиях автоматизированного промышленного производства, является ключевым моментом.
Ключевые слова: автоматическое управление, контроль поверхности, полупроводники, плоскостность, метрология
Ustyugov E.A.
undergraduate of 2 course, faculty "Department of the Postgraduate study
and Magistracy"
FGBOUIN "Volga region State University of Telecommunications and
Information science" Russia, Samara Research supervisor:Tarasov V.N.
professor, d.t.n.
SURFACE METROLOGY OF SEMICONDUCTOR STRUCTURES
Annotation: This article is devoted to the study of the surface of semiconductor structures. In electronics, various semiconductor devices are widely used. Their surface and properties play a very significant role in production and future use. A product from a semiconductor wafer with a defect will not function fully, therefore, in order to prevent the output of defective products, and the students' skills have become a posteriori, a complex of research and measurements should be carried out. Therefore, the development of fairly simple and reliable methods and instruments to control the flatness of semiconductor wafers in an automated industrial production is a key point.
Keywords: automatic control, surface control, semiconductors, flatness, metrology
Как показывает практика высокое качество образования сегодня невозможно без такого структурно - содержательного компонента, которым являются лабораторные практикумы по различным областям науки. Лабораторные практические занятия являются главным звеном дидактического цикла обучения, они выполняют научные, воспитательные и мировоззренческие функции, вводят студента в творческую лабораторию педагогов [1].
Целью работы является создание модуля для автоматического управления передвижением исследуемых образцов в микроскопе.
Практическая ценность работы заключается в возможности внедрения разработанного лабораторного модуля для контроля поверхности полупроводниковых структур в учебный процесс для проведения лабораторных и практических занятий.
Метрология - это наука о методах и средствах обеспечения измерений и способах достижения необходимой их точности. Главная цель метрологии - это получение информации о свойствах.
Так как в использовании в электронике и в других сферах, пластины полупроводников малы, нанометрология, - исследование наночастиц происходит с помощью мощных микроскопов и специально разработанных ПО.
Чл. - корр. РАН Ю. Соломенцев сформулировал одну из важнейших задач размерной нанометрологии применительно к отдельным деталям: измерение не только параметров шероховатости поверхности, но и отклонений - размеров и абсолютных значений, взаимного положения поверхностей и формы. Для решения этой задачи применяются интеллектуальная компьютерная микроскопия, гетеродинная и гомодинная интерферометрия [2].
По мнению д.т.н. В.Телешевского (МГТУ "Станкин"), проблема размерной нанометрологии применительно к узлам, сборкам и технологическому оборудованию (измерительные приборы и машины, робототехнические системы и обрабатывающие станки) заключается в сертификации и поверке по параметрам динамической и геометрической точности, измерении объемной точности и исходных геометрических параметров с погрешностью измерений в приборо - и машиностроении, нанофотонике и наноэлектронике.
Фундаментом метрологического обеспечения нанотехнологий служит эталон единицы длины в диапазоне 1 мкм - 1 нм, полученный с использованием растровой электронной и зондовой микроскопии, а также лазерной интерферометрии [3].
Суммируя вышесказанное, следует отметить:
Сформированные на основе шаговых структур тест - объекты
нанорельефа имеют характерные большие углы наклона боковых стенок и трапециевидные профили. Размеры элементов структур, в т.ч., ширина линии, аттестовываются в нанометровом диапазоне.
Для обеспечения единства измерений необходимы не только методологические комплексы обработки результатов и решения обратных задач с комплектом стандартных образцов для всех диапазонов измерений, но и принципы проектирования и создания зондов с учетом существующих механизмов их взаимодействия с объектом измерений.
Применение приборов с нанокапиллярной системой сканирования, в наноиндустрии наряду с идентификацией параметров зонда и их динамическим мониторингом в процессе измерений и калибровки приборов предполагает формирование стандартных методик измерения.
Состояние поверхности полупроводниковых структур играет важную роль на работоспособность электрических приборов. Поэтому и необходим контроль поверхности полупроводниковых структур специальными модулями, которые позволяют снизить затраты и улучшить качество выпускаемой продукции.
Состояние поверхности полупроводника и граница его раздела с другими веществами чрезвычайно важны как для самого процесса изготовления полупроводниковых приборов, так и для его последующей работы с необходимыми характеристиками.
Автоматическое управление передвижением исследуемых образцов в микроскопе подразумевает в себе модернизирование существующего модуля, и создание кода программы, для автоматического управления ручного двухкоординатного предметного столика. Что позволит более эффективно рассматривать образцы, в данном случае полупроводниковые пластины и феррито - гранатовые плёнки, тем, что контроль поверхности будет проходиться абсолютно по всей площади исследуемого образца, что не позволит упустить какую - либо микроскопическую площадь с дефектом. Исследовать поверхность таким образом можно не только вышеизложенные материалы, а все, что рассматриваются под микроскопом. Модернизирование обычного микроскопа позволит более качественно и удобнее осматривать поверхность какого-либо предмета, во-первых, не нужно вручную заниматься передвижением предметного столика или образца, что позволит не упустить какой-либо дефект в микроскопическом отклонении от просмотра, во-вторых, изображение идет на персональный компьютер, как в режиме реального времени, так и сохраняется в памяти. Благодаря программе в ПК, можно придавать еще увеличение и «играть» с эффектами, для более точного подчеркивания какого-либо участка. Конечно, такие установки есть на крупных специализированных предприятиях, в медицине и в государственных службах, и они более совершенны, лучше. И соответственно стоят очень дорого, данную же установку, которая описана в данном материале, можно собрать в бюджетном варианте, пригодную для использования студентами в лабораторных практикумах.
Передвижение столика осуществляют два двухшаговых двигателя, к которым посылается направление движения и скорость оборотов с помощью программного кода посредством микроконтроллера. Огромный плюс данной модернизированной установки заключается в том, что у устройства есть уже автоматическая база, которая с помощью программного кода и шаговых двигателей - осуществляет необходимое перемещение в плоскости. Таким образом, можно установить насадку или лазер с высокой частотой (достаточной для выжигания на поверхности дерева или легкого металла) и использовать как мини - станок с ЧПУ. То есть, подставка будет передвигаться по той траектории, которую задаст программный код. Но т.к. предметный двухкоординатный столик микроскопа - оснащен двумя двухшаговыми двигателями, и передвигается только по параллельно -перпендикулярным направлениям, понадобятся небольшие доработки, дабы движение сделать и по эллиптическим направлениям (что больше подходит для фрезеровки, гравировки).
Состояние поверхности полупроводниковых структур играет важную роль на работоспособность электрических приборов. Поэтому и необходим контроль поверхности полупроводниковых структур специальными модулями, которые позволяют снизить затраты и улучшить качество выпускаемой продукции, а также
Использованные источники:
1. Сластенин В.А., Виленский М.Я. Технологии профессионально-ориентированного обучения в высшей школе: учебное пособие для вузов Издание 2 ИД Высшей школы экономики 2005г. 274 стр.
2. Метод и установка контроля плоскостности кремниевых пластин. [Текст]: учеб. пособие для вузов / В. А. Пилипенко [и др.] - Минск.: Интеграл, 2010. - 6 с.
3. Электротехника [Электронный ресурс] / Классификация оптоэлектронных полупроводниковых приборов - Режим доступа: http://еlеctrоnо.ra/2-1-klassifikaciya-оptoеlеktrоnnyh-pоluprоvоdmkоvyh-pribоrоv-kvant_оpt, свободный. - Загл. с экрана.
4. Карпенков С. Х. Технические средства информационных технологий. [Текст] / С. Х. Карпенков - М.- Берлин.: Директ - Медиа, 2015. -376 с.
5. Полупроводники [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://hightоlоw.ru/sеmicоnductоrs1.html, свободный. - Загл. с экрана.
