Российские ученые разработали неразрушающий метод контроля фотонных микросхем
Создавать более компактные электронные приборы и вычислительные устройства с улучшенными скоростями обработки информации позволяют принципы радиофотоники. Основой компонентной базы для радиофотоники являются специальные микрочипы — фотонные интегральные схемы. Ученые предложили метод, которой позволит при производстве фотонных интегральных схем с высокой точностью контролировать их параметры, не разрушая при этом образцы. Работа выполнена специалистами Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета (СПбГЭТУ) «ЛЭТИ».
Фотонные интегральные схемы изготавливают на пластине из полупроводникового материала диаметром 7,5 и более см. Такие пластины могут содержать тысячи различных компонентов, сгруппированных определенным образом в фотонные интегральные устройства (чипы). Полученная пластина в дальнейшем разрезается на отдельные чипы, количество которых может достигать десятки сотен штук.
Однако в процессе технологического производства микросхем на предприятиях могут возникать различные отклонения от заданного рельефа и параметров. Это приводит к неоднородности интегральных оптических волноводов — материала, по которому по схеме распространяется свет (фотоны). Как следствие — характеристики произведенной фотонной интегральной схемы не будут соответствовать изначально заложенным требованиям. Для контроля параметров используются специальные методы диагностики, при этом большинство из них сопряжено с повреждением или разрушением контрольных образцов микросхем.
Как пояснили ученые, ранее традиционно на предприятиях, чтобы проверить правильно ли изготовлена схема, – ее ломали пополам и по разрезу смотрели верная ли геометрия у слоев. Естественно, больше такую схему использовать нельзя. Новый метод — косвенный: ученые измеряют оптические параметры (математические значения) схемы и их соответствие рельефу (одни параметры соответствуют правильной геометрии схемы, а другие — неправильной). При таком подходе ничего разрушать не надо, а точность соответствует традиционным методам.
«Мы разработали неразрушающий, быстрый и точный метод контроля качества фотонных интегральных схем с помощью измерения и дальнейшего анализа их передаточных характеристик», — рассказывает доцент кафедры физической электроники и технологии (ФЭТ) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Андрей Никитин.
Для применения нового метода в разные части пластины со схемами добавляются миниатюрные тестовые элементы. Оптическое излучение вводится в них из оптоволокна с поверхности пластины. Это позволяет измерить показатели, характеризующие ряд внутренних оптических параметров, которые описывают работу схемы.
Ключевыми являются три параметра: волновое число оптического излучения, потери и коэффициент связи оптических интегральных волноводов, составляющих фотонную схему. Эти параметры связаны друг с другом в сложную комбинацию. Анализ полученных зависимостей сигнализирует о наличии или отсутствии дефектов схемы, в частности искажения геометрии функциональных элементов. Чтобы их «разделить» на отдельные показатели, ученые ЛЭТИ разработали специальную математическую модель.
В качестве демонстрации работоспособности метода ученые определили параметры фотонной интегральной схемы, изготовленной по широко применяемой в промышленности технологии кремний-на-изоляторе. Полученные данные были использованы для расчета передаточной характеристики тестового устройства, которая с высокой степенью точности совпала с экспериментальной.
«Поскольку в России отрасль производства фотонных интегральных схем начинает бурно развиваться, то предложенный нами метод может найти широкое применение при отработке новых или для контроля качества уже используемых на предприятиях микроэлектронной промышленности технологических процессов производства фотонных интегральных микросхем», — отмечает руководитель лаборатории магноники и радиофотоники, профессор кафедры ФЭТ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Алексей Устинов.
Источник: Минобрнауки РФ
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!
Адрес: 105082, Россия, г. Москва, 2-й Ирининский пер, д. 3
Оставить свой комментарий:
Комментарии по материалу
Данный материал еще не комментировался.