- Код статьи
- S0544126925030019-1
- DOI
- 10.31857/S0544126925030019
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 54 / Номер выпуска 3
- Страницы
- 193-201
- Аннотация
- Научная новизна данной работы заключается в применении известных методов (метод диаметра Фере, метод эквивалентного диаметра) в новой области (проектирование и конструирование элементов в микроэлектронике). Точные измерения размеров зёрен металлических плёнок и пустот в TSV-структурах имеют критическое значение для повышения надёжности и производительности устройств микро- и наноэлектроники. Ручные методы анализа морфологических характеристик материалов требуют значительных временных затрат и подвержены субъективным ошибкам. В данной работе представлен автоматизированный метод расчёта размеров зёрен, основанный на обработке изображений, полученных с помощью растрового электронного микроскопа. В рамках методики применяются два подхода к расчёту среднего размера зёрен: метод диаметра Фере и метод эквивалентного круга. Корреляция между результатами этих методов подтверждает корректность сегментации и высокую точность анализа. Экспериментальные исследования показали, что предложенная методология позволяет эффективно выделять зёрна и пустоты даже на изображениях с низким контрастом и высоким уровнем шума. Полученные результаты демонстрируют универсальность метода, его высокую точность и воспроизводимость, а также возможность интеграции в процессы контроля качества и проектирования микроэлектронных систем. Автоматизация анализа существенно снижает влияние человеческого фактора, сокращает время обработки данных и открывает новые возможности для оптимизации процессов производства устройств микро- и наноэлектроники.
- Ключевые слова
- автоматизированный анализ металлические плёнки размер зёрен пустоты TSV-структуры обработка изображений сегментация диаметр Фере эквивалентный диаметр
- Дата публикации
- 16.09.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 13
Библиография
- 1. Дюжев Н.А., Гусев Е.Э., Кушнарев И.В., Беспалов В.А. Влияние термической обработки на физико-механические свойства тонкопленочных мембранных Al-структур различной формы. Письма в ЖТФ. 2025. Т. 51. Вып. 2. С. 10–14. https://doi.org/10.61011/PJTF.2025.02.59549.20034
- 2. Беспалов В.А. и др. Обзор методов измерения механической прочности тонких пленок // Моделирование систем и процессов. 2022. Т. 15. № 3. С. 110.
- 3. Брагина О.В., Карпенко С.И., Иванов М.Н. Влияние микроструктуры на механические свойства тонких плeнок меди / Современные материалы и технологии. 2021. № 2. С. 15–23.
- 4. Дюжев Н.А., Гусев Е.Э., Кушнарев И.В. и др. Особенности влияния ориентации и размера зерен на механические свойства тонкопленочных мембран Al/Mo / Письма в ЖТФ. 2024. Т. 50. Вып. 9. С. 5–15.
- 5. Махиборода М.А. Исследование влияния радиационного облучения на размер зерен и механические свойства тонкоплeночного алюминия. Известия РАН. Механика твердого тела. 2024. № 1. С. 158–167.
- 6. Дюжев Н.А., Гусев Е.Э., Портнова Е.О., Новикова О.В. Влияние циклической нагрузки на физико-механические свойства тонкопленочных мембранных структур / Известия РАН. Механика твердого тела. 2024. № 2. С. 269–282.
- 7. Исмаилов А.А., Петров Б.В. Влияние дефектов на тепловое сопротивление в микроэлектронных устройствах / Микроэлектроника. 2020. Т. 49. № 6. С. 409–412.
- 8. Шейн Г.И., Габов В.Г. Физические методы исследования: учебное пособие / Изд-во Пермского университета. 2020. 124 с.
- 9. Мансуров Г.Н., Петрий О.А. Электрохимия тонких металлических плeнок / Научтехлит. 2019. 256 с.
- 10. Гаврилова Н.Н., Назаров В.В., Яровая О.В. Микроскопические методы определения размеров частиц дисперсных материалов. 2012. Т. 55. № 6. С. 123–128.
- 11. URL: https://archive.sympatec.com/RU/ImageAnalysis/Fundamentals.html
- 12. Merkus H.G. Particle size measurements: fundamentals, practice, quality. Springer Science & Business Media. 2009. Т. 17.
- 13. Pabst W., Gregorova E. Characterization of particles and particle systems // ICT Prague. 2007. Т. 122. С. 122.
- 14. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D0%B0%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80_%D0%A4%D0%B5%D1%80%D0%B5
- 15. Underwood E.E. Quantitative stereology. 1970.
- 16. Gu Y., O’Neal D.L. Development of an equivalent diameter expression for vertical U-tubes used in ground-coupled heat pumps // Transactions-American Society of Heating Refrigerating and air Conditioning Engineers. 1998. Т. 104. С. 347–355.
- 17. Al-Kayiem A.H.H., Ibrahim M.A. The influence of the equivalent hydraulic diameter on the pressure drop prediction of annular test section // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing. 2015. Т. 100. № 1. С. 012049.
- 18. Anifowoshe O., Osisanya S.O. The effect of equivalent diameter definitions on frictional pressure loss estimation in an annulus with pipe rotation //SPE Deepwater Drilling and Completions Conference. SPE. 2012. С. SPE‑151176-MS.
- 19. Latief F.D.E. Analysis and Visualization of 2D and 3D Grain and Pore Size of Fontainebleau Sandstone Using Digital Rock Physics //Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing. 2016. Т. 739. № 1. С. 012047.
- 20. Russ J.C. The image processing handbook. CRC press, 2006.
- 21. Ломов А.А., Захаров Д.М., Тарасов М.А., Чекушкин А.М., Татаринцев А.А., Васильев А.Л. Микроструктура островковых пленок Al на Si(111) при магнетронном напылении: влияние температуры подложки // Микроэлектроника. 2024. Т. 53. № 4. C. 335–345.
- 22. ГОСТ 21073.3-75 Металлы цветные. Определение величины зерна. Метод подсчeта пересечений зeрен.
- 23. Борисенков С., Вотинцев А., Хольгер Р. Контроль качества: неразрушающий контроль паяных соединений с применением рентгеновского излучения // Компоненты и технологии. 2003. № . 28. С. 168–170.
- 24. Mair R., Liebens M., Murray T. Non-destructive acoustic metrology and void detection in 3x50μm TSV. 2016.
- 25. Kim H., Han J., Han T.Y.J. Machine vision-driven automatic recognition of particle size and morphology in SEM images // Nanoscale. 2020. Т. 12. № 37. С. 19461–19469.
