Способ контроля зарядовой стабильности структур диэлектрик- полупроводник с приповерхностным @ - @ -переходом

 

Сущность изобретения: подают на р-ппереход напряжение обратного смещения. Измеряют величину тока через р-п-переход. Воздействуют на структуру коронным разрядом со ступенчато увеличивающимся потенциалом. О зарядовой стабильности судят по величине потенциала коронного разряда , соответствующей скачку тока через р-п-переход. 2 ил.

союз советских. социллистических

РЕСПУБЛИК (Впя G 01 R 31/26

ГОСУДЛРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Nt4NN- f1. И Н .! М

9ИВМИОТЕ -;У

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4803916/25 (22) 19.03,90 (46) -15,08.92. Бюл. ¹ 30 (71) Научно-производственное объединение

"Интеграл" (72) B,Ã.Ãóùèê, В,В.Воинов, С.С.Кураченко и

Б.Н.Чернуха (56) Патент CLUA ¹ 4168432, кл. G 01 Т.1/22, 1976. . - - - Авторское свидетельство СССР

¹ 1345823, кл. G 01 R 31/26, 1983, Изобретение относится к полупроводниковой электронике и может быть исполь-. зовано для контроля зарядовой стабильности полупроводниковых структур.

Известен способ проверки жесткости излучения полупроводниковым устройством, включающий создание коронного разряда с высоким, но нераэрушающим электрическим полем на слое окисла, нанесенном на поверхность полупроводникового материала, иониэацию дырочных ловушек вблизи поверхности,. разделяющей слой окисла и полупроводника, определение сдвига горизонтального участка напряжения, который пропорционален величине неподвижного положительного заряда в окисле, расположенного вблизи поверхности раздела и обусловленного ионизацией ловушек, суждение о жесткости излучения и величине неподвижного положительного заряда в окисле по величине сдвига горизонтального участка напряжения.

Однако по причине того, что сдвиг горизонтального участка вольт-амперной характеристики существенно зависит от величины приложенного на коронирующий

5U „1755218 А1 (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗАРЯДОВОЙ СТАБИЛЬНОСТИ СТРУКТУР ДИЭЛЕКТРИКПОЛУПРОВОДНИК С ПРИПОВЕРХНОСТHblM р-и-ПЕРЕХОДОМ (57) Сущность изобретения: подают на р-ипереход напряжение обратного смещения, Измеряют величину тока через .р — и-переход. Воздействуют на структуру коронным разрядом со ступенчато увеличивающимся потенциалом. О зарядовой стабильности судят по величине потенциала коронного разряда, соответствующей скачку тока через р-и-переход. 2 ил. электрод напряжения, величина которого при проверке жесткости. излучения существенно роли не играет, известный способ имеет низкую достоверность при контроле зарядовой стабильности структур дйэлектрик-полупроводник, Наиболее близким по своей технической сущйости к заявляемому способу является способ контроля зарядовой стабильности структур диэлектрик-полупроводник с поверхностным р-п-переходом, включающий подачу на приповерхностный р-п-переход напряжение обратного смещения, измерения тока через р-п-переход, воздействие на структуру электрическим полем коронного разряда, полярность которого соответствует инверсии прип оверх ностной области р="и :перехода, измерение тока через диэлектрик. обусловлен ного коронным разрядом и измерение вольт-амперной характеристики р-и -перехода при установившемся значении плотности тока через диэлектрик 10—

10 4 А/см2, суждение о зарядовой стабильности контролируемой структуры по виду вольт-амперной характеристики.

1755218

Однако по причине того, «о напряже- источниками заряда в объеме диэлектрика ние пробоя зависит от толщины диэпектри- являются ионы водорода, металлов и высоческой пленки при токах 10"-10 А, коподвижный ионы натрия. Заряд на повер-коронный разряд оказывает частичное раз- хности диэлЕктрика является следствием ее рушающеевоздействиенадиэлектрическое 5 загрязнения. Все рассмотренные выше випокрытие большинства современных мик- .. ды зарядов, взаимодействуя с зарядами акросхем, В результатеэтогоконтролируемые тивных областей полупроводника, микросхемы становятся менее надежными искажают конфигурацию р-п переходов. В процессе эксплуатации прибора под дейстЦелью изобретения является обеспече- 10. вием межэлектродных напряжений происние неразрушающего контроля зарядовой ходит разделение заряда диэлектрика, что стабильности структур диэлектрик-полу- приводит к образованию приповерхност.проводниксприповерхностным р-и-перехо- ных инверсных слоев, замыкающих р-и-педом, - реход, значительному возрастанию

Поставленная цепь достигается тем, что 15 обратных токов перехода. Следствием этого: в способе контроля зарядовой стабильно- является преждевременный отказ прибора. сти структур диэлектрик-полупроводник с Электрическое поле коронирующего приповерхностным р-п-переходом, включа-. электрода 1 (фиг.2) производит разделение ющем подачу на р-и-переход напряжения . заряда, аналогичное тому, что происходит в смещения, не превышающего напряжение 20 достаточно длительном процессе эксплуапробоя, воздействие коронными разрядом, тации, Потенциал электрода выбирается таполярность которого соответствует инвер- кой полярности, чтобы в приповерхностной сии приповерхностной области р-и-перехо- области р-п-перехода возникал инверсный да, изменяют величину потенциала слой. Величина потенциала, необходимая коронного разряда и одновременно измеря- 25 для возникновения инверсион ного слоя, ют электрический ток, протекающий через тем больше, чем меньше величина заряда .р-п-переход, причем потенциал коронирую- структуры диэлектрик-полупроводник, что щего разряда увеличивают до тех пор, пока иллюстрирует фиг.1. О появлении инверсноток начинает немонотонно увеличиваться, а го слоя судят по B03pGcTB«Hlo обратного тоо зарядовой стабильности судят по величи- 30 ка р-п-перехода, который регистрируется не потенциала. соответствующего точке пе- измерителем 4 посредством зонда 3. региба. Таким образом. потенциал коронируюНа фиг.1 показаны зависимости обрат- . щего электрода 1 увеличивают регулировного тока 1 через выбранный р-и-переход от кой генератора 2 до величины, при которой величины приложенного к коронирующему 35 обратный ток р-и перехода немонотонно электроду потенциала р<. Дефективной увеличивается, что соответствует точке пеструктуре соответствует кривая А, безде- региба на графике зависимости I (р,). По фектной — кривая В. Величина потенциала, величине потенциала (p>) точки перегиба соответствующего точкам перегиба кривых, судят о зарядовой стабильности структуры обозначена рп, 40 диэлектрик-полупроводник.

На фиг.2 приведена схема реализации I1ðè увеличении потенциала на электроспособа, где введены следующие обозначе- де 1 измерителем 4 постоянно осуществляния: I — коронирующийзлектрод;2 — генера- ется измерение плотности тока тор постоянного вйсокого напряжения; 3 — коронирующего разряда через диэлектрик. зонды; 4 — измеритель электрических пара- 45 Величина плотности тока не должна превыметров; 5 —; 6 — полупроводник. шать предельно допустимой величины. Для

Основной причиной зарядовой неста- микросхем серии 1533 она составляет 2 ° 10 бил ьности структур диэлектрик-полупро- А /см . Если при увеличении потенциала на водник являются заряды на поверхности коронирующем электроде плотность тока раздела, заряды в приповерхностной обпа- 50 через диэлектрик достигнет предельно дости диэлектрика, заряды в объеме дизпект- пустимой величины, а изменение тока через рика и на его поверхности, Их появление р-и-переход не произойдет, это означает, обусловлено различнымй причинами, 8 ча- что исследуемая структура является бездестности, заряд на поверхности раздела яв- фектной, Вышеизложенные операции споляется следствием обрыва связей 55 соба реализуются на типичных . кристаллической решетки полупроводника, измерительных системах и установках конЗаряд в приповерхностной области диэлек- троля зарядовой стабильности, трика обусловлен наличием в ней свобод- Испытание микросхем серии 1533 поканых атомов полупроводника, Основными - зали,чтовзависимостиоткачестваструкту5

1755218 ры при расположении коронирующего электрода 1 на расстоянии 12 мм от диэлектрика

{окисла) 5 p n лежит в пределах 1750-2300 В;

На основании ресурсных испытаний установлено, что при значениях р п 2030 В струк- 5 туры диэлектрик-полупроводник можно считать годной. У таких микросхем в процессе испытаний не возникает отказов, связанных с замыканием р-пперехода инверсных слоев.

Неразрушающий характер контроля 10 структур диэлектрик-полупроводник обеспечивает их сохранность в процессе измерений. В результате этого открывается. возможность сплошного контроля изделий, Экономический эффект достигается за счет 15 проведения разбраковки микросхем по качестве структур диэлектрик-полупроводник и, как следствие, повышения качества выпускаемых изделий.

Ф ор мул а изобретения 20

Способ контроля зарядовой стабильности структур диэлектрик-полупроводник с приповерхностным р-п-переходом, включающий подачу на приповерхностный р-и-переход напряжения обратного смещения, не превышающего предельно допуСтимого значения,иэмерениезначения величинытока, протекающего через вйбранный р-ипереход, воздействие на структуру электрическим полем коронного разряда, полярность которого соответствует инверсии приповерхностной области р-и-перехода, отличающийся тем, что, с целью обеспечения неразрушающего контроля. увеличивают плотность заряда на поверхности диэлектрика путем повышения потенциала коронирующего электрода, одновременно измеряя электрический ток, протекающий через р-и-переход. а о зарядовой стабильности структуры судят по величине потенциала коронирующего электрода, соответствующего скачку тока, протекающего через р-ипереход, 1755218

Составитель 8. Гущик

Техред М,Моргентал Корректор А. Козориз

Редактор Н. Горват

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2893 Тираж . Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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