Устройство для испытания защитных диэлектрических покрытий полупроводниковых приборов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЗАЩИТНЕЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, содержащее систему плоских закругленных металлических электродов, размещенных на поверхности исследуемого диэлектрического покрытия, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности испытаний, в него введена подложка из диэлектрического материала-, система электродов выполнена в виде п протяжных центральных-электродов, по обе стороны каждого из которых размещены m боковых электродов, при этом подложка расположена на системе электродов со стороны, противоположной исследуемому покрытию, выступы которого размещены в зазорах между соответствующими боковыми и центральными электродами, величина указанных зазоров равна ширине области объ-эмного заряда на поверхности рп перехода полупроводникового прибора , а его протяженность - периметру р-п перехода, причем удельное сопротивление подложки определяется с из соотношения п (Л 100, где Рг, и рд - удельные сопротивления подложки и исследуемого диэлек- g трического покрытия соответственно. 4: СП vl

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5f),(01 8 31/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ï

100, А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21 ) 3464249/18-21 (22) 05.04.82 (46) 30.09.8.3. Бюл. 9 36 (72)Г.M. Алексеева и Л.Я. Ефимова (53) 621.315(088.8) (56) 1. ГОСТ. 6433-3-71

2.. Соломоник A.M. и др. Исследо.вание электрической прочности фольгированного диэлектрика в процессе теплового старения.-"Обмен опытом в радиопромышленности", 1977, Р 4, с. 36-37 (прототип). (54 ) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ

ЗАЩИТНЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, содержащее систему плоских закругленных металлических электродов, размещенных на поверхности-исследуемого диэлектрического покрытия, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности испытаний, в него внедена подложка из диэлектрического материала, система элек„„SU„„1045177 А тродов выполнена в виде и протяжных центральных электродов, по обе стороны каждого из которых размещены m боковых электродов, при этом подложка расположена на системе электродов со стороны, противоположной исследуемому покрытию, ныступы которого размещены в зазорах между соответствующими боковыми и центральными электродами, величина указанных зазоров равна ширине области объемного заряда на поверхности р- и перехода полупроводникового прибора, а его протяженность — периметру р-п перехода, причем удельное сопротинление подложки определяется из соотношения где р и р — удельные сопротивления подложки и исследуемого диэлектрического покрытия соответственно.

1045177 трике при его работе в приборе. Кроме того, с помощью данного устройст10 ва трудно регулировать объем выборки диэлектрического материала, который необходимо подвергнуть воздействию электрических нагрузок для того, чтобы оценить его способность обес15 печить требуемую надежность полупроводникового прибора, т.е. получаемые результаты испытаний не обеспечивают возможность достоверного выбора материала защитного покрытия.

Цель изобретения — повышение достоверности результатов испытаний защитных диэлектрических покрытий полупроводниковых приборов.

Указанная цель достигается

25 тем, что в устройство, содержащее систему плоских закругленных металлических электродов, размещенных на по верхности исследуемого диэлектрического покрытия, введена подложка из диэлектрического материала, система электродов выполнена в виде п протяженных центральных электродов, по обе стороны каждого из которых размещены боковых электродов, при этом подложка расположена на системе электродов со стороны, противоположной исследуемому покрытию, выступы которого размещены в зазорах между соответствующими боковыми и центральными электродами, величи40 на укаэанных зазоров равна ширине области объемного заряда на поверх— ности р-и перехода полупроводникового прибора, а его протяженность периметру. р-и перехода, причем удельиое сопротивление подложки определяется иэ соотношения

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для испытаний на электрическую прочность диэлектрических покрытий, применяемых для защиты поверхности р-и переходов полупроводниковых приборов.

Известно устройство для испытания защитных диэлектрических покрытий, содержащее цилиндрический металлический электрод, на поверхности которого расположено исследуемое диэлектрическое покрытие, на поверхности которого размещены кольцевые металлические электроды Г1 1.

Однако данное устройство не позволяет проводить испытания диэлектриков при воздействиях тепловых и электрических полей, аналогичный тем, которые возникают в диэлектриках полупроводниковых приборов. iCpoMe того, данное устройство практически непригодно для испытания диэлектриков на сохраняемость электрической прочности при длительных термополевых и электрических воздействиях.

Поэтому при выборе диэлектрического материала для защиты поверхности .полупроводника в полупроводниковом приборе помимо испытания в устройстве дополнительно осуществляются испытания диэлектрического материа ла на сохраняемость электрической прочности при длительных термополевых и электрических воздействиях непосредственно в системе полупроводникового прибора. Это делает испытания дорогостоящими, .длительными и, главное, снижает достоверность полученных результатов из-за влияния на них параметров самого полупроводникового прибора. Таким образом, использование данного устройства для исследования электрической прочности диэлектрика требует при выборе материала защитного покрытия большого объема дополнительных испытаний материала в полупроводниковых приборах и при этом не обеспечивает достоверный выбор материала защитного покрытия с точки зрения его длительной работоспособности в системе полупроводникового прибора.

Известно устройство для испытания защитных диэлектрических покрытий полупроводниковых приборов, содержащее систему плоских круговых металлических электродов, размещенных на поверхности исследуемого диэлектрического покрытия (2 3.

Данное устройство осуществляет испытания диэлектриков при длительных термополевых и электрических воздействиях, однако оно не позволяет проводить испытания диэлектрика в условиях, максимально приближенных к тем, в которых находится диэлектрик при работе в системе полупроводникового прибора, так кик велич, на максимальной напряженности поля, создаваемого в диэлектрике, ограничивается пробоем по воздушному зазору между электродами, а форма электрического поля не соответствует той, которая возникает,в диэлекельные сопротивления подложки и исследуемого диэлектрического покрытия со-. ответственно.

На чертеже приведено предлагаемое устройство.

На диэлектрическую подложку 1, например., из ситалла или другого материала, удовлетворяющего требованиям по удельному сопротивлению и механической прочности устройства, с помощью вакуумного напыления наносится контактный металл или система металлов, имеющая хорошую адгеэию к подложке, С помощью фотолито1045177 графии на металле вытравливается рисунок, представляющей собой изолированные один от другого металлические электроды. Центральный электрод

2 выполнен в виде полосы шириной

1 мм и длиной, ограниченной. только ,размерами подложки. С обеих сторон от общего электрода расположены боковые электроды 3 таким образом, что находящиеся одна против другой стороны центрального электрода 2 и каждого из боковых электродов 3 параллельны друг другу. Количество центральных электродов 2 определяется геометрическими размерами устройства, а общее число боковых электродов 3 выбирается равным величине выборки полупроводниковых приборов при испытаниях на гарантийную наработку. Каждый электрод 2 и 3 имеет контактную площадку 4, к которой припаиваются выводы испытательной схемы. После присоединения выводов к контактным площадкам 4 на металлический рисунок сверху наносится, покрытие 5 из исследуемого .диэлектрика с выступами 6. После палимеризации диэлектрика — образования диэлектрической пластины — устройство готово к испытаниям. Для высоковольтных полупроводниковых приборов, в которых должен быть приме— нен исследуемый диэлектрик, объем выборки на гарантийную наработку составляет .75 шт. приборов, следовательно, количество боковых электродов, необходимое для достоверной оценки качества диэлектрического материала, должно быть не менее

75. Расстояние Р между соседними боковыми электродами 3 выбирается больше величины зазора 4 между соответствующими боковыми 3 и центральными 2 электродами. Толщина 0 подложки 1 должна не менее чем .в два раза превышать толщину L исследуемого покрытия 5. Оба укаэанных условия обеспечивают оптимальное распределение поля в устройстве. Для испытания диэлектриков к центральному 2 и боковым 3 электродам прикладывается напряжение через контактные площадки 4 такой величины, чтобы обеспечить испытание диэлектрика при необходимой напряженнос1

40 ти элек.рическага паля, соответствующего возникающему в приборе. Размещение электродов 2 и 3 между подложкой 1 и покрытием 5 из исследуемого диэлектрика, соотношение их удеЛьных сопротивлений и форма электродов 2 и 3 позволяют проводить испытания диэлектрических покрытий при значительных напряженностях электрического поля (до 10 В/см). Толщина подложки 1 обеспечивает с одной стороны необходимую механическую прочность устройства, а с другой оптимальное распределение силовых линий электрического поля.

Таким образом, предлагаемое устройство осуществляет испытания диэлектрических материалов, применяемых для защиты полупроводниковых приборов, в условиях и при воздействиях, наиболее приближенных к тем, в которых находится диэлектрик в системе прибора,что позволяет с большей достовеРностью оценивать сахраняемость электрической прочности диэлектриков после длительных термополевых и электрических воздействий, так как исключается влияние параметров полупроводниковых приборов на получаемые результаты. При этом снижается трудоемкость испытаний на длительную работоспособность диэлектрических материалов, так как они ведутся непосредственно на самом материале без использования полупроводниковых приборов, а также сокращается время, чеабхадимое для достоверного выбора материала защитного покрытия (время изготовления данного устройства начительно меньше времени. изготовления партии полупроводникавыХ приборов„ покрытых исследуемым диэлектриком). Испытания диэлектриков в предлагаемом устройстве проводятся по тем же методикам, с теми же критериями оценки качества; которые существуют для палуправодйикавых приборов, чта исключает необходимость выявления коррелляции между полученными результатами и параметрами диэлектриков, обеспечивающими длительную работоспособность приборов и проведения двойных испытаний — в испытательном устройстве и на приборе при выборе диэлектрического материала, з

1045177

Составитель С. Шумилишская

Редактор Ю. Ковач Техред Т,, Фанта Корректор A. Ильин

Заказ 7547/48 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4