微电子工艺可靠性的影响因素及提升措施研究

随着电子科学与技术的快速发展,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,人们对电子产品的质最问题给予了高度 关注。可靠性是衡 S 产品质最的重要指标,确保微电子工艺的可靠性，对于保证 产品质最,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,采取有效的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段是 1C 工艺加工阶段，而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分析的基础上,从可靠性的角度来确定工艺参数和工艺 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 程得到有效地 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 小时），设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 质最关系密切。为了充分保证可靠性， 必须要将提高成品率的要求和对工艺的要求标准化,让其要求保证一致。 第三,要兼顾到 1C 特性参数,有时候会出现工艺可靠性要求与 1C 特性参数要 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，兼顾到特性参 数。 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,我们必须釆取技术措施来保证 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 产品质量控制的主要环节，原材料在国际上已经具有相当高的 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 材料验收过程中的微小问题，鉴于此，对原材料的控制可以采用 PPM 技术 （PartPerMillion)和 SPC(StatisticalProcessControl)技术，只有如此才能保证供 货方原材料的质量差别。PPM 技术的精度可以精确到百万分之几,具有"质变"的 含义。 SPC 技术：1C 生产不仅要求原材料有较高的质最,还要求原材料的质最一致 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，这样就可以保证质最水平 的一致性，让所有的材料在统计受控中生产，以此来摆脱单纯靠筛选保证质最 的旧方式。 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技术，将硬件软件技术有机 结合。可靠性与工艺参数分析:首先是结合具体工艺要求，合理利用可箱性模拟 技术,可靠性试验,确定工艺参数与可靠性关系规范，将 1C 产品的可靠性失效率 转换成对工艺参数的控制。 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 艺来确定标称值，工艺参数对工艺要求并不敏感，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。 工序能力分析：采用优化工艺后的工艺参数呈现分散特征,部分参数仍然会 分布在规范之外,鉴于此，尽最采用各种工艺参数检测技术,尽可能多的收集足够 多的工艺参数数据，确定工艺参数满足实际的能力，有的微电子技术提出多大 6 项参数来保证数据的可靠性，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)技术，这种技术可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 0.5umum 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：IS0146441》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 所对应的各尺的尘埃数进行了规定。在进行环境洁净度控制时，可具体参考标 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缺陷，由于介层 质量变差,最终导致使用过程中 1C 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有效的控制，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 可靠性是衡最产品质最的重要指标，确保微电子工艺的可靠性,对于保证产 品质罱，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 制符合条件的工艺参数,最好有工艺质最的控制规定,严格控制质最参数检测方法， 控制质量参数，参数检测仪器等环节，将参数控制范围尽最缩小，只有这样才 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