Способ отбраковки ненадежных кмоп ис

 

Изобретение может быть использовано при производстве радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение достоверности отбраковки ненадежных комплементарных интегральных схем (ИС), ИС устанавливают в термокамеру, затем в течение 5-7 мин выдерживают при 50-70°С и измеряют ток потребления ИС. Затем аналогичная операция производится нри 90-120°С. Для каяудой ИС вычисляется отношение величины тока потребления при фиксированной температуре диапазона 90-120 С к велннине тока потребления при фиксированной температуре диапазона 50-70 с Вычисляется среднее значение этого отношения для каждой выборки. По величине отклонения от среднего значения судят о качестве ИС. С (О (Л

СОЮЗ СОВЕТ(%ИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 R 31/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А ВТОРСНОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3747707/24-21 (22) 01.06,84 (46) 23.06.86, Бюл. № 23 (71) Московский лесотехнический институт (72) Я.В.Малков, A,Ã.Áàðêoâ, Е.В.Бражникова, А.А.Дмитриев, Т.J1.3íàìåíñêàÿ, Г.П.Каленик, А,M.Noлодык, С.П,Петров и 10.А.Сизов (53) 621.3.049.77.103(088 ° 8) (56) Ефимов И.Е. и др. Надежность твердых интегральных схем. М.: Издво стандартов, 1979, с. 91-94.

Патент Японии № 55-6873, кл. G R 3!/26, 20.02.80.

„Л0„„1239658 А 1 (54) СПОСОБ ОТБРАКОВКИ НЕНАДЕЖНЫХ

KH0II ИС (57) Изобретение может быть использовано при производстве радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения — повышение достоверности отбраковки ненадежных комилементарных интегральных схем (ИС). ИС устанавливают в термокамеру, затем в течение 5-7 мин выдерживают при 50-70 С и измеряют ток потребления ИС. Затем аналогичная операция производится при 90-120 С ° Для каждой ИС вычисляется отношение величины тока потребления при фиксироьанной температуре диапазона 90-120 С к велио, чине тока потребления при фиксированной температуре диапазона 50-70 С

Вычисляется среднее значение этого отношения для каждой выборки. По величине отклонения от среднего значения судят о качестве ИС, 1239б58

Изобретение относится к способам контроля качества интегральных схем (ИС) и может быть использовано при производстве радиоэлектронной аппаратуры для отбора высоконадежных комплементарных МОП (КМОП) ИС °

Цель изобретения — повышение достоверности отбраковки ненадежных

КМОП ИС, Поставленная Иель достигается выбором в качестве параметра отбраковкй отношения токов йотребления

КМОП ИС; измеряемых в двух температурных диапазонах в первом из которых вклад токов поверхностных утечек становится малым по сравнению с генерацией через поверхностные состояния, а во втором доминирует генерация носителей через запрещенную зону.

Способ основан на том, что одним иэ наиболее информативных параметров, позволяющим судить о надежности

КМОП ИС, является температурная зависимость статического тока потребления.

Статический ток потребления ИС

1 складывается из суммы обратных токов

МОП-транзисторов. Для отдельного МОПтранзистора величина обратного тока

1 обр, определяется суммой составляющих, из которых наибольшее влияние на температурную зависимость

1 обр; оказывают токи диффузии, генерации-рекомбинации, токи поверхностных утечек и канальные токи, связанные с наличием инверсного слоя, Температурная зависимость теплового тока определяется, главным образом, экспоненциальным членом ехр -дЕ /ft, который в соответствии со статистикой Максвелла-Больцмана характеризует вероятность перехода электрона из валентной зоны в зону проводимости при средней тепловой энергии кристалла f> =kT/е, При температурах порядка 50-70 С рост обрат †. ного тока МОП-транзистора обусловлен в основном ступенчатой генерацией неосновных носителей через примесные уровни, .для которых энергия активации меньше ширины запрещенной эоны, Тепловые токи, вызванные ступенчатой генерацией, формируются, главным образом, в переходных слоях, в том числе и в переходах, образованных каналами.

Токи поверх»остных утечек при о температурах ниже 50-70 С преобладают, а при температурах в диапазоне

50- 10 ".. их вклад в суммарный обратныи ток становится малым, так как рост тока утечки с температурой происходит медленнее.

В указанном диапазоне вероятность прямой генерации через всю запрещенную зону (hQ- 1,1 В) мала, поэтому тепловые токи, обусловленные прямой генерацией, ничтожно малы, Величины тепловых токов, вызванных ступенчатой генерацией и поверхностными утечками, зависят от степени чистоты поверхностного слоя и окисной пленки, Потенциальная ненадежность МОП-структур обусловлена в основном неконтролируемыми загрязнениями на поверхности или в объеме окисной пленки ионами металлов, а также свойствами поверхностного слоя полупроводника, Источниками загрязнений являются основные операции технологического процесса изготовления МОПструктур. Такую же роль, как и загрязняющие примеси, могут играть различные дефекты кристаллической решетки: пустые узлы, дислокации или

->O сдвиги, возникающие при деформации кристаллов и

Величина обратного теплового тока в диапазоне температур 50-70"С, обусловленная загрязнениями кристалла и окисла, зависит как от концентрации примесей, так и от величины энергии соответствующей примесному уровню, т.е, виду примесных атомов ° Поэтому по величине обратного теплово вого тока в диапазоне температур 50о, 70 С можно судить о наличии загрязнения кристалла, однако из-за разницы в величине Е трудно судить о концентрации примесей.

При 90-120 С приращение обратного тока за счет носителей заряда, обусловленных наличием примесных уровней, связанных с загрязнениями, продолжается только в том случае., если их исходная концентрация достаточно велика, Чем меньше исходная концен ."рация примеси, тем быстрее с повышением температуры прекращается рост количества носителей, обусловленных примесными уровнями. Кроме того, при температурах выше 90-120 С о начинают доминировать тепловые токи, вызванные прямой генерацией. Величи! 39 58

Формула изобретения

Способ отбраковки ненадежных

KM0II ИС, включающий подачу на однотипные испытуемые приборы.одинаковых входных напряжений и одинаковых напряжений питания, нагревание приборов и измерение токов потребления в установившемся режиме, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повьппения достоверности отбраковки, измеряют токи потребления при двух фиксированных значениях температуры в днапаэонах 50-70 и 90-120 С, а отбраковывают приборы с наибольшим отношением второго тока к первому, Составитель В.Масловский

Редактор Н.Рогулич Техред М.Ходанич Корректор Т.Колб

Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3392/46

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

«а суммарного теплового тока при этих температурах по крайней мере о на порядок выше в диапазоне 50-70 С причем, чем выше степень загрязнения кристалла, поверхностного слоя и окисной пленки и связанная с этим загрязнением концентрация примесей, тем выше относительное приращение тока потребления КМОП ИС с ростом температуры. 10

Отношение тока потребления КМОП ИС при температуре в диапазоне 90-120 С

1 например при 110 С, к току потребления при температуре в диапазоне 5070 С, например 60оС, характеризует 15 степень загрязнения кристалла и окисла, а следовательно, и уровень надежности контролируемой ИС, Чем мень.ше величина этого отношения, тем выше потенциальная надежность КМОП ИС, 20

Выдержка при каждой иэ указанных температур в течение 5-7 мин вполне до— статочна для выравнивания температур окружающей среды и непосредственно полупроводникового кристалла. 25

Способ осуществляется следующим образом, Иэ сравниваемых партий однотипных

КМОП ИС берутся случайные выборки, содержащие одинаковое количество при-ЗО боров. Для каждой иэ ИС, входящих в выборки, задается одинаковый электрический режим подключением выводов в соответствии со схемой измерения статического тока потребления, Каждая

ИС, находящаяся под электрической нагрузкой, устанавливается в термокамеру, задается одна иэ температур диапазона 50-70ОС, осуществляется выдержка в течение 5 — 7 мин и измеряется ток потребления ИС, Затем устанавливается одна иэ температур диа-... пазона 90-120 С, осуществляется выдержка в течение 5-7 мин и измеряется ток потребления.

Для каждой ИС вычисляется отно шение величины тока потребления 1 при фиксированной температуре из диапазона 90-120 С к величине тока потребления I при фиксированной температуре диапазона 50-70 С К==. Вые Хг.

Хл числяется среднее значение К для одной и другой выборки. Выборка, имеющая большее значение К, считается менее надежной, а следовательно, и парТия ИС, иэ которой взята данная выборка, признается менее надежной °

Результаты испытаний показали .что для группы ИС, имеющих наибольшую надежность, среднее значение отношения токов (Кл=14,92 при б„ =0,71) существенно меньше, чем для группы приборов, имеющих пониженную надежность { К =17,11 при б =0,51), В соответствии с положениями математической статистики эта разница является значимой при надежности (.=0,99.