Обеспечение и ускоренная оценка качества микросхем по результатам физико-технической экспертизы

Актуальность темы

.

Практические достижения в решении качества и надежности отечественных изделий радиоэлектроники и электронной техники во многом обязаны теоретическим исследованиям ученых — Колмагорова А. Н., Гнеденко Б. В., Бруе-вича Н.Г., Дружинина Г. В., Бородачева H.A., Шора Я. Б. и многих других, сформировавших школу подготовки ученых и инженеров, успешно решающих проблему качества и надежности изделий по мере их развития [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,9,10,11,12].

Несмотря на коренное изменение принципов конструирования и технологии изготовления изделий, обусловленных развитием микроэлектроники, перспективность основных положений для оценки качества и надежности различных классов электрорадиоизделий, разработанных в последние десятилетия, сохраняется, в том числе применительно к интегральным микросхемам (ИС), в трудах виднейших современных представителей отечественной школы надежности — Арутюнова П. А., Гусева В. К., Епифанова А. Д., Кузнецова В.А.', Сретенского В. Н, Половно A.M. и др. Однако полноту комплекса задач, связанных с обеспечением качества и надежности микросхем, они не охватывают, так же как и не учитывают конструктивно-технологические особенности современных больших (БИС) и сверхбольших микросхем и (СБИС), составляющих основу комплектующих изделий перспективной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) [13, 14, 15,16, 17, 18, 19, 20, 21, 22].

Обеспечение качества и надежности микросхем имеют особую значимость, так как характеристики этих изделий во многом определяют тактико-технические характеристики радиоэлектронной аппаратуры созданной на их основе.

Рост функциональной сложности интегральных микросхем, использование новых принципов конструирования и технологических процессов требуют постоянного совершенствования методов и технических средств контроля их качества. При этом возрастает число показателей, определяющих качество ИС. Такими показателями являются значения электрических параметров — потребляемая мощность, процент выхода годных ИС, размеры элементов конструкции и кристалла и другие. К числу важнейших из них относятся показатели надежности.

Темпы развития микроэлектроники существенно усложнили задачу прогнозирования и оценки качества ИС прежде всего потому, что надежность ИС увеличилась, а «моральное старение» ускорилось [23]. Получать достоверные оценки качества ИС традиционными натурными методами испытаний [24] нерентабельно: увеличение количества испытываемых ИС удорожает испытания, а увеличение продолжительности испытаний снижает достоверность результатов из-за разработки новых типов ИС и изменения технологии производства. Трудности при оценке качества существенно возросли с появлением функционально сложных сверхбольших интегральных схем. Так, для определения устойчивости ИС к механическим (воздействие вибрации, ударов, линейного ускорения и т. д.) и климатическим (влагоустойчивости) факторам, а также подтверждения безотказности — тысяч часов, наработки до отказа десятки тысяч часов, гамма процентного срока сохраняемости — десятки лет проводятся длительные натурные испытания на представительных выборках. При этом все площади, оборудование, аппаратура, энергетические и людские ресурсы должны быть задействованы в течение длительного времени. Это требует больших затрат.

Динамичность и жесткость требований к качеству ИС обусловливают высокую остроту (как с технической, так и экономической позиций) проблемы оценки качества для вновь создаваемых ИС с целью выполнения заданных требований и обеспечения дальнейшего их роста. Главная цель состоит в том, чтобы разработать и поставить ИС быстрее, дешевле и лучшего качества. Переход к сверхбольшим интегральным микросхемам сопровождается уменьшением топологических размеров ИС, что делает необходимым уменьшение напряжений, толщины слоев окисла и металла, а также диффузионных глубин. Все это способствует возникновению различных отказов. С другой стороны, требования по надежности СБИС постоянно возрастают из-за повышения тактико-технических характеристик РЭА, увеличения сложности ее обслуживания и ремонта.

Для получения достоверной информации о качестве ИС и предупреждения отказов, внимание должно быть уделено исследованиям физических причин отказов. В связи с этим возникает необходимость в разработке оперативных методов оценки качества ИС, позволяющих в короткий срок определить истинное значение показателей качества, уровень технологического процесса производства, и создании на их основе эффективной системы обеспечения требуемого уровня качества. То есть актуальна проблема получения оценок качества ИС, их устойчивости к внешним воздействующим факторам за короткое время не путем непосредственных натурных или даже ускоренных испытаний, а посредством проведения физико-технической экспертизы элементов ИС (химического состава среды в подкорпусном объеме, металлизации, активных элементов, слоев диэлектрика и т. д.) и микросхем в целом.

Большое значение приобретает разработка и применение физико-технических методов определения и контроля качества ИС для различных этапов производства и диагностики.

Эта задача может быть решена посредством проведения физико-технической экспертизы (ФТЭ) элементов конструкции и кристалла ИС (химического состава среды в подкорпусном объеме, металлизации, активных элементов, слоев диэлектрика и т. д.), — путем проведения исследований по установлению элементов конструкции и кристалла, параметров и критериев, алгоритма и порядка проведения физико-технической экспертизы. Для экспертизы могут быть использованы тестовые структуры, методики интегральной оценки качества ИС (контроль температурного поля, распределения потенциалов, метод наведенного заряда) — методики контроля геометрических параметров элементов ИС (линейные размеры, конфигурация, рельеф,), анализа качества материалов (заряд в диэлектрике, время жизни носителей заряда, пористость диэлектрических и проводящих слоев) — анализа качества конструкции (корпуса, состава среды подкорпусного объема, коррозионная стойкость) [25]. По результатам анализа делается оценка устойчивости ИС к внешним воздействующим факторам.

Однако опыт проведенных испытаний и исследований отказавших ИС показывает необходимость доработки этих и разработки других методик, которые дополняются оценками сответствующх показателей качества и критериальных параметров. Например, наряду с оценкой стойкости ИС к разрядам статического электричества, необходимо оценивать их стойкость к электроперегрузкам. При оценке коррозионной стойкости ИС существующий метод оценки может быть дополнен методикой контроля газового состава подкорпусного объема и т. д.

Необходимым условием при определении параметров и отработке соответствующих критериев оценки качества элементов конструкции ИС, а также для подтверждения возможности использования методик физико-технической экспертизы, должны проводиться натурные, в том числе ускоренные испытания, подтверждающие преемлемость методик и достоверность критериев оценки.

Исходя из изложенного, настоящая работа посвящена решению актуальной проблемы — обоснованию технических и технологических решений, связанных с разработкой методов обеспечения и ускоренной оценки качества ИС.

Решение данной задачи включает выполнение исследований по ряду важнейших ее составляющих.

Во-первых, определить требования к процессам разработки и производства и пржде всего технологическому процессу, системе отбраковочных испытаний пластин и микросхем.

Во-вторых, необходимо установить элементы конструкции и кристалла, параметры и критерии для контроля и оценки качества ИС, на основе полученных причинно-следственных связей между дефектами, отказами, технологическими операциями.

В-третьих, следует разработать маршрут (порядок проведения) физико-технической экспертизы.

В-четвертых, необходимо выбрать, уточнить и разработать методики оценки качества ИС на основе использования физико-технического метода. При этом в качестве одной из важных составляющих задач исследования выделена разработка математических моделей оценки точности визуального контроля, не зависящей от свойств контролируемой партии и надежностных характеристик функционально сложных сверхбольших интегральных микросхем на основе суперкристаллов.

Рассмотреть особенности применения статистических методов для оценки качества технологических процессов. Предложить метод статистического контроля технологических процессов изготовления микросхем для партий малого объема при прерывистом производстве.

Основой для проведения исследований служит сбор и обработка данных о причинах отказов ИС в процессе производства и эксплуатации, влияния конструктивно-технических решений, технологических операций, материалов на качество интегральных микросхем (далее микросхем).

Вопросам предотвращения отказов ИС и повышения их качества уделяется большое внимание также и за рубежом. В [26] указывается, что современное аналитическое оборудование позволяет проводить анализ отказов не «после смерти», а в процессе производства интегральных схем. Анализ отказов превращается в анализ способов совершенствования конструкции, ИС и процесса производства, то есть в анализ способов предотвращения отказов. Выход годных функционально сложных интегральных микросхем в большинстве производств не высок, что существенно снижает эффективность производства, причем чем сложнее ИС и чем больше площадь кристалла, а значит чем дороже ИС, — тем меньше процент выхода годных. Именно поэтому обеспечение качества на этапах разработки и производства, диагностика в процессе производства, исследование способов предотвращения отказов должны в значительной степени занять место контрольных испытаний в конце производства. Эти методы являются существенным фактором повышения выхода годных ИС, применение их позволяет минимизировать реальную стоимость ИС. Причем высокая стоимость современных ИС делает экономически эффективными затраты на совершенствование процесса производства и внедрение оптимальных методов повышения выхода годных ИС, ориентированных на предотвращение отказов.

В новой редакции общих технических условий (ОТУ) на ИС США [27] также указывается, что структуры операционного контроля надежности характеристик являются технической новинкой и, за исключением структур, предназначенных для оперативного контроля старения «горячих» электронов, отработаны в недостаточной степени. Исследования и разработка структур оперативного контроля в настоящее время проводятся весьма интенсивно и можно полагать, что в дальнейшем, по мере их отработки, они в качестве обязательной составной части будут включены в общую структуру контроля параметров.

Основные задачи диссертационной работы, решались в НИР «Экспертиза», выполненной в 1991;1992 гг., «Осень-1» «Осень-3», «Осень-5» -ь «Осень-7» «Технология-22», «Кластер-М-22» и др., выполненных в 1993;2009 гг., заместителем научного руководителя и ответственным исполнителем которых являлся соискатель. Вопросы, решаемые в диссертации, предусматривают не только предотвращение отказов, повышение качества ИС на этапах разработки и производства, но и разработку методик проведения ускоренных испытаний ИС по результатам физико-технической экспертизы.

Цель диссертационной работы.

Разработка методов обеспечения качества и надежности микросхем на основе определения требований к процессам проектирования и производствастатистического контроля технологических процессов, ускоренной оценки работоспособности ИС по результатам физико-технической экспертизы элементов конструкции и кристалла, математических моделей оценки точности визуального контроля и надежностных характеристик микросхем на основе суперкристаллов.

Научная новизна работы.

Научная новизна работы включает в себя следующие результаты:

1. Разработаны требования к информационному обеспечению, тестовым структурам, контроля параметров пластин, технологии, оценочных микросхем, библиотеке элементов и проектным нормам.

2. Разработаны методики оценки качества микросхем по результатам физико-технической экспертизы.

Методики предусматривают:

• контроль качества корпуса и сборочных операций;

• контроль качества кристалла.

Приведена интегральная оценка качества физических структур.

3. Определены требования к процессам производства микросхем, включающие требования к комплектующим элементам, технологическому процессу, технологическому и контрольно-измерительному оборудованию.

4. Дополнена и обоснована система отбраковочных испытаний партий микросхем.

5. Разработан метод ускоренной оценки качества интегральных микросхем, основанный на результатах физико-технической экспертизы. Разработан рациональный алгоритм — маршрут проведения физико-технической экспертизы микросхем, предусматривающий диагностику по внешним выводам, контроль качества корпуса и сборочных операций, контроль качества кристалла.

6. На основе обобщения результатов исследований и анализа отказов микросхем установлены причинно-следственные связи между видами дефектов и механизмами их отказов, используемые при установлении параметров и критериев оценки качества микросхем. Установлены элементы конструкции, параметры и критерии оценки качества микросхем методом физико-технической экспертизы.

7. Разработана математическая модель определения эргономических характеристик оператора при визуальном контроле, не зависящая от свойств контролируемой партии.

8. Разработаны две математические модели расчета надежностных характеристик СБИС на основе суперкристаллов, вероятности выхода годных на этапе производства и вероятности безотказной работы на этапе эксплуатации.

9. Дана оценка возможности и особенностей применения методов статистического контроля и регулирования технологических процессов.

10. Предложен метод статистического контроля и регулирования технологических процессов, основанный на использовании толерантных пределов, позволяющий осуществлять статистический контроль при поставке микросхем малыми партиями и прерывистом производстве.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Требования к процессам разработки, информационному обеспечению, тестовым структурам контроля параметров пластин, технологии, оценочным микросхемам, библиотеке стандартных элементов.

Требования к процессам производства и технологическому процессу.

2. Причинно-следственные связи между видами дефектов и механизмами их отказов, используемые при установлении параметров и критериев оценки качества микросхем, элементы конструкции, параметры и критерии оценки качества микросхем методом физико-технической экспертизы.

3. Дополнена и обоснована система отбраковочных испытаний пластин и микросхем в процессе производства.

Возможность уменьшения планов контроля при испытаниях микросхем повышенной функциональной сложности.

4. Модель определения эргономических характеристик оператора при визуальном контроле, не зависящая от свойств контролируемой партии.

Математические модели расчета надежностных характеристик СБИС на основе суперкристаллов, вероятности выхода годных на этапе производства и вероятности безотказной работы на этапе эксплуатации.

5. Метод статистического контроля и регулирования технологических процессов, основанный на использовании толерантных пределов, позволяющий осуществить статистический контроль при поставке микросхем малыми партиями и прерывистом производстве.

6. Метод и методики ускоренной оценки качества интегральных микросхем, основанный на результатах физико-технической экспертизы. Рациональный алгоритм-маршрут проведения физико-технической экспертизы микросхем, предусматривающий диагностику по внешним выводам, контроль качества корпуса и сборочных операций, контроль качества кристалла.

Практическая ценность.

Требования к информационному обеспечению позволяют осуществлять разработку стандартов предприятий по основным процессам разработки микросхем различной функциональной сложности и проектных норм.

Требования к процессам производства позволяют разрабатывать стандарты предприятия по основным процессам производства микросхем, в том числе по требованиям к технологическому процессу, комплектующим элементам, материалам, технологическому, испытательному и измерительному оборудованию.

Диагностический контроль в системе отбраковочных испытаний партий пластин используется в производстве для выявления потенциально ненадежных микросхем.

Метод оценки качества микросхем по результатам физико-технической экспертизы, алгоритм-маршрут проведения физико-технической экспертизы микросхем позволяет оценивать качество микросхем на всех этапах их жизненного цикла.

Методики физико-технической экспертизы позволяют оценивать качество элементов конструкции, технологии, структур, определить количественные значения параметров.

Причинно-следственные связи между видами дефектов и механизмами отказов используются при установлении параметров и критериев оценки качества микросхем, технологических операций, причин возникновения отказов.

Математическая модель определения эргономических характеристик оператора при визуальном контроле позволяет учитывать особенности (субъективные) оператора.

Математическая модель расчета надежности характеристик СБИС на основе суперкристаллов, вероятности выхода годных на этапе производства и вероятности безотказной работы на этапе эксплуатации позволяют проводить количественную оценку показателей.

Оценка возможности и особенности применения методов статистического контроля и регулирования технологических процессов и качества микросхем позволяют использовать наиболее рациональные методы в реальных условиях производства.

Метод статистического контроля и регулирования, основанный на использовании толерантных пределов, позволяет осуществлять контроль и регулирование технологических процессов и качества микросхем в условиях прерывистого производства и малых объемов выпуска.

Структура диссертационной работы.

Работа состоит из шести глав.

В первой главе рассмотрена проблема ускоренной оценки качества ИС. Приведены показатели качества ИС. Рассмотрены возможные методы ускоренной оценки качества ИС. Сформулированы основные положения задачи ускоренной оценки качества ИС на основе их физико-технической экспертизы. Дана общая постановка задачи исследований.

Во второй главе приведены требования к процедурам проектирования, информационному обеспечению, тестовым структурам, контроля параметров пластин, оценочным, демонстрационным и рабочим микросхем, библиотеке элементов и проектным нормам, требования к процессам производства микросхем, технологическому процессу. Дополнена и обоснована система отбраковочных испытаний партий пластин и микросхем.

В третьей главе приведены результаты исследований по определению элементов конструкции и кристалла, параметров и критериев ускоренной оценки качества микросхем на основе физико-технической экспертизы. Предложены аналитические выражения для оценки точности оператора визуального контроля, не зависящие от свойств контролируемой партии.

В четвертой главе приведены результаты исследований по определению номенклатуры конструктивно-технологических характеристик микросхем, тестовых структур и методов их физико-технического анализа, разработке математических моделей расчета надежностных характеристик СБИС на основе суперкристаллов.

В пятой главе дана характеристика разработанных методик физико-технической экспертизы:

• оценки стойкости микросхем к электрическим перегрузкам, анализ причин снижения электрической прочности микросхем и возникновения отказов, связанных с пробоями и утечками;

• контроля газового состава подкорпусного объема, элементного состава диэлектрических и металлических слоев микросхем, теплового сопротивления, поверхностных и подповерхностных дефектов, стойкости алюминиевой металлизации микросхем к коррозии;

• оценки качества физической структуры СБИС с помощью параметрического тестового контроля;

• контроля толщины полупроводниковых и диэлектрических слоев с помощью микроспектрофотометра-толщинометра;

• пористости защитного диэлектрика;

• распределения потенциалов;

• термостабильности подзатворного диэлектрика;

• контроля линейных размеров топологических элементов.

• времени жизни неравновесных носителей заряда.

Проведена оценка качества физической структуры микросхем.

В шестой главе дана оценка возможности и особенности применения методов статистического контроля и регулирования технологических процессов.

Предложен метод статистического контроля и регулирования, основанный на использовании толерантных пределов, позволяющий осуществлять контроль и регулирование технологического процесса и качества микросхем в условиях прерывистого производства и малых партий.

Рассмотрены основные аспекты использования метода физико-технической экспертизы для ускоренной оценки влагоустойчивости микросхем и других воздействующих факторов.

Предложена методика экономической эффективности физико-технической экспертизы микросхем.

Экспериментальная часть работы выполнена на микросхемах различного функционального назначения и сложности.

Общее количество испытанных и обследованных микросхем составляет сотни тысяч штук. Решение проблемы обеспечения и ускоренной оценки качества и надежности микросхем потребовало применения положений математической статистики и теории вероятностей, математического моделирования анализа отказов, физико-технической экспертизы, причинно-следственных связей между видами дефектов и механизмами отказов, эргономических характеристик оператора, физики полупроводников, аналитического оборудования.

ВЫВОДЫ.

1. Проведен анализ методов статистического контроля. Даны рекомендации о возможности применения статистического контроля и регулирования технологического процесса с учетом особенностей производства.

Показана возможность использования коэффициента смещения для достижения технического или экономического результатов.

Предложен метод статистического контроля качества микросхем для партий малого объема при прерывистом производстве.

2. Показана возможность использования методов физико-технической экспертизы для ускоренной оценки влагоустойчивости ИС.

3. Рассмотрена возможность использования методов физико технической экспертизы для других внешних воздействующих факторов, в том числе длительных испытаний на долговечность в электрическом режиме при повышенной температуре, а также используемых в настоящее время ускоренных испытаний в форсированных режимах. При этом физико-техническими методами проводится оценка старения «горячих» носителей, электромиграции, зависимости пробоя диэлектрика от времени.

Методами физико-технической экспертизы возможно проводить оценку правильности разработки по величине тепловых полей и электрических потенциалов. Если указанные характеристики не превышают установленных критериев, то микросхема спроектирована правильно и ее конструкция будет обеспечивать требуемые условия эксплуатации.

4. Показано, что проведя физико-техническую экспертизу элементов конструкции микросхемы и микросхемы в целом можно определить ее устойчивость к внешним воздействующим факторам, оценить качество.

При подтверждении результатов физико-технической экспертизы результатами натурных испытаний можно в дальнейшем процессе производства микросхем отказаться от проведения натурных, длительных дорогостоящих испытаний.

5. Предложена методика экономической эффективности физико-технической экспертизы микросхем путем сопоставления затрат на проведение физико-технической экспертизы с затратами, связанными с испытаниями по выявлению качества ИС традиционными методами, снижения потерь по рекламациям, а также за счет показателей связанных с повышением производительности, уровня организации труда.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. Поставленная в работе задача по ускоренной оценке качества микросхем методами физико-технической экспертизы решалась на основе теоретических и экспериментальных исследований, включающих:

— исследования влияния взаимосвязи и реализации конструктивно-технологических решений на качество микросхем;

— исследование и выявление взаимосвязи видов дефектов и механизмов отказов микросхем с качеством технологических операций и применяемых материалов;

— разработку требований к процедурам проектирования, техническим и программным средствам, информационному обеспечению, тестовым структурам контроля параметров пластин, технологии, оценочных, демонстрационных и рабочих микросхем, библиотеке элементов и проектным нормамразработку требований к процессам производства, технологическому процессу изготовления микросхем;

— разработку математической модели оценки точности визуального контроля при физико-технической экспертизе микросхем;

— обоснование оптимальной системы отбраковочных испытаний;

— определение возможности уменьшения планов контроля при испытаниях микросхем повышенной функциональной сложности.

— определение номенклатуры конструктивно-технологических характеристик микросхем, элементов, тестовых структур и метода их физико-технического анализа;

— разработку надежностных характеристик СБИС на основе суперкристаллов;

— установление параметров, критериев и норм оценки качества микросхем по конструктивно-технологическим характеристикам и тестовым структурам;

— разработку порядка и маршрута физико-технической экспертизы микросхем;

— разработку методик физико-технической экспертизы микросхем;

— проведение комплексной физико-технической экспертизы микросхем;

— проведение ускоренной оценки качества микросхем;

— рассмотрения возможности использования предлагаемойметодики ускоренной оценки качества микросхем для других внешних воздействующих факторов и в целом оценки качества микросхем;

Теоретические ифизические исследования базируются на экспериментальных исследованиях причинно-следственных связей дефектов и отказов микросхем с конструктивно-технологическими характеристиками, технологическими операциями, качеством материалов (статистических обобщений за многие годы проведения анализа отказов микросхем).

2. В результате экспериментальных исследований установлены:

— влияние конструктивно-технологических решений,. технологических операции, качества материалов на качество' ИС. Наибольшее влияние на качество микросхем оказывают: технологические операции термокомпрессия и фотолитография, полупроводниковые материалы, фотошаблоны, корпуса.

— элементы, структуры, параметры и критерии оценки качества микросхем которые, целесообразно использовать при физико-технической экспертизе ИС;

Разработан маршрут проведения физико-технической экспертизы микросхем.

Проведена ускоренная оценка влагоустойчивости микросхем.

3. На основе исследований получены следующие результаты. Разработаны требования к процедурам проектирования, техническим и программным средствам, информационному обеспечению, тестовым структурам контроля параметров пластин, технологии, оценочных, демонстрационных и рабочих микросхем, библиотеке элементов и проектным нормам.

Проведена оценка возможности применения методов статистического контроля и регулирования технологических процессов.

Разработанметод'^{статистического} — контроля щ — регулирования технологических процессовоснованныйна: использовании-, толерантных пределов дляпроведения контроля, технологических процессов при" ограниченном объеме статистических данных и позволяющий осуществить статистический. контролькачествапри прерывистом производстве ипоставках микросхем малыми партиями.

Предложено .использовать разработанный коэффициентсмещения длядостижения технического или экономического результатов.

Обоснована, оптимальная' система отбраковочных испытаний пластин и микросхем: Определена возможность уменьшения планов контроля при испытаниях микросхем повышенной функциональной сложност и.

Предложен: метод ¦ ускоренной оценки качествамикросхемметодом? физико-технической-экспертизы (выявление с: целью устранения недостатков проектирования и производства ИС, оценка их качества).

На основе причинно-следственных связей отказов с конструктивно-технологическими характеристиками, технологическими операциями и качеством материалов определены, структуры, элементы и узлы ИС, подлежащие экспертизе и проверяемые показатели для них.

Разработан рациональный маршрут проведения экспертизы, проверки параметров, элементов, структур и микросхем в целом.

Физико-техническая экспертиза при контроле сборочных операций включает контроль: герметичности, состава среды, содержание паров воды и проводимости, коррозионной стойкости.

При контроле качества кристалла осуществляется: проверка совмещения слоев, контроль термостабильности диэлектрика, оценка состава и дефектности диэлектрика, контроль элементного состава, стабильности металлизации, электромиграции, времени жизни неосновных носителей заряда, распределение потенциала: :

Определен перечень методик, используемых при проведении физико-технической экспертизы ИС.

Установлены, критерии оценки (значений показателей) при проверке структур, элементов и узлов.

Разработаны, уточнены методики для оценки качества микросхем.

На основе решения уравнения для рисков поставщика и заказчика разработана модель оценки эргономических характеристик оператора при визуальном контроле.

Предложен метод распределенного скользящего резервирования при кластерной организации матрицы процессорных элементов и 30 процентной аппаратной избыточности для серийного производства суперкристаллов со структурой типа однородная вычислительная среда (ОВС).

Получены соотношения для оценки вероятности выхода годных на этапе производства и вероятности безотказной работы на этапе эксплуатации суперкристаллов ОВС.

Определен порядок проведения физико-технической экспертизы микросхем.

Приведена процедура контроля статических, динамических и дополнительных параметров, диагностики по элементам и структурам, контроль качества кристалла.

Приведены аналитические соотношения расчета статистических показателей качества ИС.

Показана возможность использования методики ускоренной оценки влагоустойчивости микросхем методом физико-технической экспертизы.

Показана возможность ускоренной оценки качества микросхем при воздействии других внешних факторов, в том числе длительных испытаний на долговечность.

Методом физико-технической экспертизы возможно проводить оценку оптимальности разработки ИС по величине тепловых полей и электрических потенциалов.

Приведены аналитические соотношения по предельному отклонению значений удельного сопротивления по торцу слитка и площади пластины. В качестве критериев эффективности проектирования, а также качества выполнения технологических операций, обработки исходных материалов предложены: однородность распределения удельного сопротивления по площади пластины, однородность распределения времени жизни неосновных носителей заряда в слиткеи пластинах монокристаллического кремнияудельное сопротивление и толщина эпитаксиальных слоев в кремниевых однослойных эпитаксиальных структурах.

Предложена методика оценки экономической эффективности определения качества ИС методами физико-технической экспертизы. 4. Результаты работы реализованы.

Требования к процедурам проектирования, информационному обеспечению, тестовым структурам контроля параметров пластин, технологии, оценочных, демонстрационных и рабочих микросхем, библиотеке элементов и проектным нормам включены в ОСТ 11 0999 «Микросхемы интегральные. Обеспечение качества в процессе разработки. Требования к системе качества разработки».

Требования к процессам производства включены в стандарт ОСТ 11 20.9926 «Микросхемы интегральные. Требования к элементам производства. Сертификация систем качества и производств».

Оценка возможности использования и особенностей применения методов статистического контроля и регулирования технологического процесса включена в стандарт ОСТ 11 14.1011 «Микросхемы интегральные. Система и методы статистического контроля и регулирования технологического процесса».

Требования к технологическому процессу включены в стандарт ОСТ 11 14.1012 «Микросхемы интегральные. Технические требования к технологическому процессу. Система и методы операционного контроля».

Дополнение к системе отбраковочных испытаний партий пластин* и микросхем включено в стандарт ОСТ В' 11 0998 «Микросхемы интегральные. Общие технические условия».

Требования по устойчивости к воздействию внешнихфакторов, обеспечению качества на этапах разработки, изготовления, в том числе системе отбраковочных испытаний, обоснованию выходного контроля, методов испытаний, системе обеспечения качества и надежности включены в стандарт ОСТ В И 1009 «Многокристальные модули микросборки. Общие технические условия» и ОСТ В И 1010 «Микросхемы интегральные бескорпусные. Общие технические условия».

Регламентация требований к процессу разработки и производства включены в стандарт ОСТ 11 1000 «Микросхемы интегральные. Типовая форма программы обеспечения качества».

Элементы, структуры, параметры критерии, маршрут, порядок проведения и методики физико-технической экспертизы включены в РД 22.12.174−94 «Микросхемы интегральные. Порядок и методы прове- -дения физико-технической экспертизы при оценке качества». РД включен в комплекс стандартов .на микросхемы (ОТУ).

5. Внедрение разработанных предложений по обеспечению качества, в том числе метода физико-технической экспертизы в процесс производства, для контроля качества микросхем при изготовлении и выходном контроле, способствовало повышению качества микросхем.

Апробация положений диссертационной работы подтверждается тем, что все основные результаты включены в нормативно-техническую документацию, регламентирующую оценку качества микросхем, обсуждены на международной научно-технической конференции по информатике.

Требования разработанных стандартов реализованы в стандартах предприятий разработчиков-изготовителей микросхем.