Способ отбраковки транзисторов

 

СПОСОБ ОТБРАКОВКИ ТРАНЗИСТОг РОВ, включающий подачу напряжения . между коллектором и эмиттером транзистора , измерение.величины и временной стабильности токаколлектора и . сравнение его с эталоном, о т. л и ч а ю 1Д и и с я тем, что, с целью . снижения трудоемкости, отбраковку ведут при комнатной температуре, напряжение между коллектором и эх-шттером устанавливают равным максимально допустимо1-1у, подают прямосмещающее напряжение между базой и эмиттером, не преаьш1с1кядее напряжение отпирания в соответствии с соотношением где и - напряжение между базой и ь эмиттером; С - -константа, -зависящая от материала кристалла прибоP V Т - задаваемая (моделируемая) температура, - ко натная температура; Р in - коэффициент неидеальности ® вАх;, (Л tpi- температурный потенциал.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИН (19г (И) ЗсЮ 01 К 31/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ло дялАи ияоьиктвиий и отигытий ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ::, :::

М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3342679/28-21 (22) 29 ° 09.81 (46) 23.10..83. Бюл. 9 .39 (72) Н.И,Пиняев (53) 621,317.799(088. 8) (56) 1. Авторское .свидетельство СССР

М 285710, кл. G 01 К .31/26, 07.10.76.

2. Авторское свидетельство.СССР

Ю 273064, кл. G 01 R 31/26, 21.12.70. (54)(57) СПОСОБ ОТБРАКОВКИ ТРАНЗИСТО-.

РОВ, включающий. подачу напряжения . между коллектором и эмиттером транзистора, измерение величины и времен- ной стабильности тока коллектора и. сравнение его с .эталоном, о т.л и « ч а ю шийся тегл, что, с целью снижения трудоемкости, отбраковку ведут при комнатной температуре, Напряжение между коллектором и эмиттерогл устанавливают равным максимально допустимому, подают прямосмещающее напряжение между базой .и эмиттером, не превышающее напряжение отпирания в соответствии с соотношением

Ц =C(T × „)gl .г, ю где 0 - напряжение между базой и аз эмиттером; константа, зависящая от материала кристалла прибо ра, 7 — задаваемая (моделируемая) температура, o — комнатная температура;

- коэффициент неидеальности:

BAX

СРу- температурный потенциал..

С::

1049837

Изобретение относится к производ ству полупроводниковых приборов, предназначено для выявления и отбраковки приборов со скрытыми дефектами и Повышенной нестабильностью их параметров и может быть, наприглер, использо-.5 вано для формирования партий особо стабильных транзисторов.

Известен способ контроля качества полупроводниковых приборов, включающий измерение токовых характеристик 10 р- и переходов и сравнение их с эталоном, причем изглерения ведут на микротоках, в диапазоне до 100 мкА, при пряглом и инверсном включении эмиттирующего перехода прибора (1) .. : .15

Однако способ прогнозирования качества по параметрам пряглосмещенной

BAX отдельных переходов (Tn -характеристики) имеет малую корреляционную . связь с дрейфом обратных таков,.что является его недостатком, Наиболее близким к предложенному является способ разбраковки транзисторов по величине и стабильности обратных токов при повышенной темпера- г5 туре, включающий подачу напряжения между эглиттерогл и коллектором тран- . зистора при заданном сопротивлении между базой и эмиттером, а отбраковку ведут при .повышенной температуре по величине и- стабильности тока коллектора (2) .

Недостатком. известного способа является его .трудоемкость, обусловленная необходимостью подогрева транзистора до повышенной температуры, и малая информативность.

Цель" изобретения — снижение трудоемкостии от бр аковоч ных и спы таний .

Для достижения указанной цели согласно способу отбраковки транзисто- 40 ров, включающему подачу напряжения между коллектором и эмиттером транзистора; изглерение величины и временной стабильности тока .коллектора и сравнение его с эталоном, отбраковку ве- 45 дут при комнатной теглпературе, напряжение между коллектором и эмиттером устанавливают равным максимально допустимому, подают прямосмещающее напряжение между базой и эмиттером, не превышающее напряжение отпирания в соответствии с соотношением

IJ =с(V 1 )щЩ где 08з - напряжение между базой и 55 эмиттером транзистора; конст ант а, з ависящая от материала кристалла прибора, задаваемая (глоделируемая) 60 температура, Tq — комнатная температура, коэффициент неидеальнасти;

BAX, (у . - температурный потенциал.

В основу. способа положены результаты экспериментального .исследования

ВАХ переходов транзисторов при действии небольших прямых сглещений эмиттерного перехода и больших обратносмещающих напряжениях на коллекторном переходе, при различных температурах корпуса транзистора.

Температурная зависимость обратного тока транзистора может быть записана в виде соотношения .1" °, дЕ эя() кэй (о Е q. » (Ц

tl где Д <з< { 7 ) - величина, имеющая разглерность тока и определяемая, свойствами полупроводникового кристалл а (сум-. марный тепловой ток для нормальной температуры окружающей среды );

b E — энергия, необходимая для генерации пар электрон-дырка; су — температурный потенциал (средняя тепловая энергия кристалла).

׻=—

kT

Y где К вЂ” постоянная Больцмана»

Т - абсолютная температура, Я - заряд электрона.

Приближенно соотношение (1) можно

)записать в следующем виде l кэя(") зэк(" о) где коэффициент С=0,09-0,05 град 1 для

Яе и С=0.,13-0.,08 град для 51

В области малых токов при небольших пряьых смещениях эмиттерного пеРехода {пРи 08э с ц. ><) сУммаРный обратный ток коллектора можно. представить.в следующем виде

"8ъ где .пг - коэффициент неидеальности

ВАХ эмиттерного перехода.

Пренебрегая единицей по сравнению с экспоненциальным членом, выраженйе (3) можно записать в упрощенном виде

"ь гну „.„ „з,(T.!

Анализируя выражения (1), .(2) и (4), можно заметить, что полная величина колпекторнога така является экспоненциальной зависимостью энергии

ЬЕ, необходимой для генерации носителей заряда, независимо от того, какой

104 9В37 () ) ° (USэ причиной она вызвана (температурой напряжения отпирания эмиттерного пеили эквивалентным действием. прямого рехода. смещения) . Отбраковку ведут при нормальной

Приравняв правые части выражений (комнатной) температуре окружакщей

2 и (4 получим: среды и равной ей температуре корпуса испытуемых транзисторов.

Отбраковку ненадежных транзисторов ведут по величине тока в цепи коллектора транзистора и его нестабильности во времени.

ПРоведЯ сокРащение и УРавнЯв пО- 1О При этом величина коллекторного казатели экспонент, получим . тока испытуемых транзисторов будет

Щ, пропорциональна их обратным токам с(1 -Я = . () для некоторой повышенной температуры, пчт . благодаря наличию сильной вэаимосвя!

5 зи прямого напряжения Ug> и темпера-.

То есть, действие темпеРатуРы на туры (5) и (6) Чем больше подано транзистор,(при сохранении экспонен- смещение на эмиттерный переход, тем циального характеРа ) э (1) . можно большей температуре будет соответстзаменить действием малого прямого вовать.коллекторный ток.испытуеьых смещения эмиттерного перехода. 20 транзисторов.

При этом эквивалентное значение Чем больше дефектность транзисторсмещения 0 можно определить из (6) ной структуры (р- п. переходов и рабо1 чих слоев }, т.е. чем больше иСг ытуеЦ э с0 1o) 9 . () алый транзистор отличается от идеализированной модели транзистора, тем

С более высокой степенью точности больший ток будет протекать в коллекэквивалентное значение можно опреде- торной цепи при заданных значениях лить экспериментально на нескольких О э - const u U z = const . Так как экземплярах: транзисторов (эталонах) отбраковка дефектных:транзисторййЕ ., данного типа путем сравнения величин структур ведется при нормальной темобратных токов, полученных при нагре.- пературе, отжиг технологических де-

30 ванин в термокамерах и при действйи. фектов будет отсутствовать и ток колмалого прямосмещающего напряжения лектора будет содержать дополнительО э . В последнем случае.суммарный ную составляющую, обусловленную нали. обратный ток будет несколько больше чием инверсионных слоев и каналов с за счет отсутствия явления временногоЗ5 близкой к нулю Энергией активации. отжига дефектов и более полного учета Пример. Необходимо произвести объемных дефектов и утечек на поверх- разбраковку партии изготовленных ности полупроводникового.кристалла.. транзисторов типа МП14, годные транЧем больше отличие реального транзис- зисторы по техническим условиям долатора от идеализированной модели, тем 40 ны иметь следующие параметры: больше будет превьааание величины то() рэ тай смещении эмиттерного перехода.

Цкз,„ц 10В при 4 -+70

Для установившегося технологичес- . " "6 U =-10В кого процесса из готовлен ия полупро- i 45 водниковых приборов величина Ug у"о

U =-15В кзк 30 мкА ripe =+20.,-С и,> танавливается также постоянной до мэ= Ы внесения изменений в технологии. При Для отбраковки ненадежных транзисвнесении изменений в технологию вели- торов по предлагаемому способу необчина Ug должна быть определена 50 ходимо предварительно определить ве1 вновь. личину смещения эмиттерного перехода . Разбраковку партии однотипных . -. Ug по формуле (7) ° транзисторов ведут в условиях, одинаковых для всей массы испытуеьйх тран- . Ц, . "1 (q. м =с ь пъ Чт зисторов, в следующем режиме и пооледовательности. — 55

Между коллектором и эмиттером испытуемого транзистора устанавливают т 26MB s To=+20 напряжение, равное. максимально доС 0,07. град .

1 пустимому, указанному в нормативно- ЦлЯ темп Р УРы 7=+50 C H Q = технической документации . 60 Ь+20 С получим Ьэ =0,07 град о

° 30 С 1, 3 ° 2б мВ=71, 2 мВ.

От дополнительного источника на- Более точное значение цбэ опредепряжения на эмиттерный переход зада-, ляем из сравнения величины „з„ .. .ют прямое смещение USq= const, вели- при 4 =+50 С, U кз -15В и величины чина которого не должна превышать 6 тока коллектора IID предлагаемому

1.049 837

Составитель Н,йиянов

Редактор О.Юрковецкая. Техред Т.Матчока

Корректор A. Зимокосов

Заказ 8410/42 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по джам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул,Проектная, 4 способу при 0 .=-15 В, ТО=20 С и различных смещениях эмиттерного перехода для нескольких транзисторов этого типа, взятых в качестве эта- лонных, Уточненное-значение .Uq> оказалось равным Ugy =75 мВ.

Зная величину Ug остается произвести разбраковку партии транзисторов при Ц „э =-15В, Ug =-75 мВ и Т =+20 С. 10 о

Уровень отбраковки по току коллектора определяется степенью жесткости отбраковки; а величина нестабильности оценивается так же, как указано s технических условиях к ОСТ11,.073 15

056-76, только при действии прямого " смещения на эмиттерном переходе.

Предлагаемый способ отбраковки. позволяет отбраковать дефектные транзисторы, имеющие: напряжение пробоя коллектор-эмиттер U gg драя . меньше испытательного .напряжения 0 э (равного максимально допустимому),0 э с13gэ =0 „(транзистор входит: B жим пробоя и имеет увеличенный ток коллектора за счет действия, ударной ионизации); большие kso 3 3S и во всем диапазоне рабочих температур, нестабильность обратных токов переходов, создающую приращение тока коллектора во времени 3 g < b J q (t) ; технологические отклонения (дефекты)

BAX р - П.переходов от BAX. p - п переходов моДели идеализированного транзистора, а также инверсные слои и каналы с близкой к нулю энергией активации, обуславливающие повыаенные значения обратных токов.

Следовательно, применение .предла-" гаемого способа позволит;.Уменьшить число контрольных операций при раз- . браковке транзисторов и интегральных схем (напримерк Ю р,, b 3 oSp ° r k3Rn 8;

9@ „8„. и других параметров при. повышейной темпераТуре), сократить объем периодических испытаний на надежность и объем дорогостоящих термо- и электротенировок за счет более ранней отбраковки дефектных приборов,