Способ разбраковки биполярных транзисторов

 

Способ разбраковки биполярных транзисторов относится к области электротехники, в частности для отбраковки биполярных транзисторов по критериям: надежность и стойкость к электростатическим разрядам, а также для повышения достоверности других методов отбраковки как в процессе производства, так и на входном контроле на предприятиях-изготовителях радиоэлектронной аппаратуры. Разбраковка включает два этапа. На первом этапе транзисторы разбраковывают по степени изменения площади под кривой зависимости коэффициента усиления от тока коллектора β=f(I_k) вследствие воздействия электростатических разрезов (ЭСР). Транзисторы, которые по результатам первого этапа попали в подпартию с повышенной надежностью и стойкостью к ЭСР, на втором этапе отжигают при максимально допустимой температуре переходом (кристаллов), указанной в ТУ на прибор, в течение 1-4 ч и окончательно разбраковывают по степени восстановления площади под кривой β=f(I_k) относительно первоначального значения, измеренного до испытаний на воздействие ЭСР. За информативный параметр берется площадь под зависимостью β=f(I_k), и по относительному изменению площади под кривой после воздействия ЭСР проводится первичная разбраковка транзисторов, а по изменению площади под кривой после отжига проводится окончательная разбраковка. Техническим результатом предложенного изобретения является увеличение достоверности отбраковки транзисторов без внесения неконтролируемых дефектов. 3 ил.

Изобретение относится к области производства и эксплуатации полупроводниковых приборов и может быть использовано для их отбраковки по критериям: надежность и стойкость к электростатическим разрядам, а также для повышения достоверности других методов отбраковки как в процессе производства, так и на входном контроле на предприятиях-изготовителях радиоэлектронной аппаратуры.

Известен метод разбраковки интегральных схем (ИС) [1], сущность которого заключается в следующем. На ИС подают единичный импульс электростатического разряда (ЭСР) напряжением, составляющим половину опасного, получают изменение информативного параметра, по величине которого делают вывод о годности ИС, и затем производят отжиг дефектов. Недостатком данного способа является бесконтрольность информационного параметра после процесса отжига, а поэтому недостаточная достоверность разбраковки.

Изобретение направлено на увеличение достоверности отбраковки транзисторов без внесения неконтролируемых дефектов.

Это достигается тем, что после термического отжига производят вновь измерение информационного параметра, и по изменению которого относительно первоначального значения делают окончательную разбраковку партии транзисторов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где показан пример применения данного метода: на фиг.1 представлена зависимость коэффициента усиления в схеме с общим эмиттером β(l_э) от тока коллектора до воздействия ЭСР, после воздействия ЭСР и после отжига, на фиг.2 приведена таблица комплексных результатов анализа потенциальной надежности.

Процесс разбраковки транзисторов включает в себя 2 этапа.

Этап 1 (предварительное определение потенциальной надежности).

Перед началом испытаний снимается зависимость β(I_к) в интервале значений коллекторного тока, указанного в ТУ на транзистор. Отбраковка начинается с воздействия пяти ЭСР на прибор напряжением на 10-30% выше допустимого по ТУ значения. После этого вновь снимается зависимость β(I_к). На ЭВМ по координатам полученных точек рассчитываются площади под кривыми и коэффициент деградации К_Д: где S₁ - площадь под кривой β(I_k) до воздействия ЭСР; S₂ - площадь под кривой β(I_k) после воздействия ЭСР.

После этого по набранной статистике определяется критическое значение коэффициента деградации К_Д, по которому партия транзисторов разделяется на две подпартии: первая: более надежные и имеющие наиболее высокую стойкость к ЭСР при |K_Дi|≤K_Дкр; вторая: менее надежные с большим коэффициентом деградации, т. е. |K_Дi|≥K_Дкр. Этап 2 (окончательное заключение о потенциальной надежности).

Транзисторы, отнесенные по первому этапу к партии с более высокой надежностью и стойкостью к ЭСР, подвергают температурному воздействию (отжигу) при максимально допустимой температуре переходов (кристаллов), указанной в ТУ на прибор, в течение 1-4 ч. Снимают зависимость β(I_к) и рассчитывают площадь под этой кривой. Восстановление информативного параметра определяют по коэффициенту восстановления К_вос: где S₁ - площадь под кривой β(I_k) до воздействия ЭСР; S₃ - площадь под кривой β(I_k) после отжига.

Экспериментально для партии устанавливают предельное значение коэффициента восстановления К_вос.пр. Транзисторы, имеющие значение К_вос≤К_вос.пр, отбраковывают во вторую партию.

Предложенный метод опробован на 10 биполярных транзисторах n-р-n (КТ315Р) и р-n-р (КТ361Г1) типа. Отжиг проводился при температуре 100^oС. Поле допуска для коэффициента деградации К_Д (± 20 % для КТ315Р, ± 15 % для КТ361Г1) выбиралось таким, чтобы можно было эффективно разделять транзисторы на две партии с различной величиной стойкости к ЭСР. Затем транзисторы из первой партии окончательно разбраковывались по коэффициенту восстановления К_вос. Транзисторы с К_вос меньшим 90% причислялись ко второй партии. Результаты эксперимента для транзисторов типа KT315Р проиллюстрированы на фиг. 1,2.

Эффективность разделения на партии подтверждалась путем стандартных испытаний на воздействие ЭСР (в режиме, указанном в ОСТ на транзисторы [2] ). На выводы коллектор-база подавались по пяти положительных и отрицательных воздействий ЭСР с напряжением, равным опасному 1,9 кВ для данного типа транзисторов, причем такое воздействие считалось за единичное. И так до тех пор, пока не имели место отказы всех транзисторов. Полученное распределение (зависимость числа отказавших транзисторов от количества воздействий ЭСР) приведено на фиг. 3. Так как кривая для первой партии лежит ниже кривой, построенной для второй парии, следовательно, стойкость к электростатическим разрядам и надежность первой партии выше, чем второй.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Пат. России 2146827 C1, G 01 R 31/26, Н 01 L 21/66, опубл. 1998.

2. ОСТ 11 073.062-84. Микросхемы интегральные и приборы полупроводниковые. Требования и методы защиты от статического электричества в условиях производства и применения.

Формула изобретения

Способ разбраковки биполярных транзисторов, в соответствии с которым объект испытаний подвергают воздействию электростатических разрядов (ЭСР) и последующему температурному отжигу, получают изменения зависимостей информативного параметра до, после воздействия ЭСР и после отжига и по значениям коэффициентов деградации и восстановления делают вывод о принадлежности транзистора к группе повышенной или пониженной надежности, отличающийся тем, что проводится воздействие ЭСР напряжением выше допустимого по техническим условиям на 10-30%, отжиг в течение 1-4 ч при температуре 100-125^oС и разбраковка по критериям для транзисторов повышенной надежности |K_Дi|≤K_{Д кр} и К_вос.пр., установленным по набранной статистике, где коэффициент деградации

К_{Д кр.} - критическое значение коэффициента деградации; коэффициент восстановления

К_вос.пр. - предельное значение коэффициента восстановления; S₁, S₂ - площади под кривой зависимости коэффициента усиления транзистора от тока коллектора β(I_К) до и после воздействия ЭСР; S₃ - площадь под кривой β(I_К) после температурного отжига.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3