Новости

В России разработали новый метод контроля фотонных интегральных схем

В России разработали новый метод контроля фотонных интегральных схем

Специалисты Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета ЛЭТИ разработали неразрушающий метод контроля за производством так называемых фотонных интегральных схем, используемых в новых электронных приборах, сообщили РИА Новости в министерстве науки и высшего образования РФ.

Предложенный подход позволит с высокой точностью контролировать параметры фотонных интегральных схем (ФИС, компонентной базы для устройств на принципах радиофотоники) как при отработке технологических операций, так и при массовом производстве, не разрушая при этом образцы.

Радиофотоника – научно-техническое направление, которое исследует способы генерации, передачи и обработки СВЧ-сигналов с помощью оптического излучения. В последнее десятилетие изучение радиофотоники активно переходит в практическую плоскость, поскольку ее принципы позволяют создавать более компактные электронные приборы и вычислительные устройства с существенно лучшими характеристиками по сравнению с классической электроникой.

В России разработали новый метод контроля фотонных интегральных схем

Основой компонентной базы для радиофотоники являются фотонные интегральные схемы. Их изготавливают на пластине из полупроводникового материала. 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 десятков-сотен штук.

Однако в процессе технологического производства микросхем на предприятиях могут возникать различные отклонения от заданной топологии и параметров технологических процессов, приводящие к неоднородности интегральных оптических волноводов по размерам и показателю преломления. Как следствие, характеристики изготовленной ФИС могут не соответствовать изначально заложенным требованиям. Для контроля параметров используются специальные методы диагностики, при этом большинство из них сопряжено с повреждением или разрушением контрольных образцов микросхем.

«Мы разработали неразрушающий, быстрый и точный метод контроля качества фотонных интегральных схем с помощью измерения и дальнейшего анализа их передаточных характеристик», – рассказал доцент кафедры физической электроники и технологии ЛЭТИ Андрей Никитин.

В России разработали новый метод контроля фотонных интегральных схем

Суть нового метода в том, что 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 ФИС.

Ключевых параметров три: 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 ФИС, 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 ФИС, изготовленной по широко применяемой в промышленности технологии, называемой «кремний-на-изоляторе». Полученные данные были использованы для расчета передаточной характеристики тестового устройства, которая с высокой степенью точности совпала с экспериментальной. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Microwave and Optical Technology Letters.

В России разработали новый метод контроля фотонных интегральных схем

«Поскольку в России отрасль производства фотонных интегральных схем начинает бурно развиваться, то предложенный нами метод может найти широкое применение при отработке технологических процессов, а также для оперативного контроля качества продукции при массовом производстве на предприятиях микроэлектронной и оптоэлектронной промышленности», – отметил руководитель лаборатории магноники и радиофотоники, профессор кафедры физической электроники и технологии Алексей Устинов.

Добавить комментарий