Способ определения потенциально ненадежных полупроводниковых приборов

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам определения потенциально ненадежных полупроводниковых приборов. Сущность способа заключается в том, что измерение интенсивности шумов в эксплуатационном режиме проводится до, после воздействия электростатического разряда (ЭСР) и после термического отжига. Воздействие ЭСР проводится на 20-30 процентов превышающим величину допустимого по техническим условиям. Термический отжиг проводится при температуре 100-125°С в течение 2-4 часов. Техническим результатом от предложенного изобретения является повышение достоверности и расширение функциональных возможностей. В зависимости от величины восстановления значений шумов после отжига выделяется партия приборов повышенной надежности. 2 табл.

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых приборов, и может быть использовано для отбраковки потенциально ненадежных приборов, а также для выделения приборов повышенной надежности как на этапе производства, так и на этапе применения.

Известен способ определения потенциально ненадежных полупроводниковых приборов [1], состоящий в том, что после измерения интенсивности шумов пропускают через испытуемый прибор импульс тока, в 1,5-5 раз превышающий по амплитуде предельно допустимое значение, затем измеряют интенсивность шумов и по отношению результатов двух измерений судят о потенциальной ненадежности приборов.

Недостатком метода является подача импульса тока, в 1,5-5 раз превышающего по амплитуде предельно допустимое значение по техническим условиям, на прибор, что может вызвать необратимые процессы в структуре приборов, которые могут привести в эксплуатации к преждевременным отказам приборов, например, по дефекту "прокол базы".

Изобретение направлено на повышение достоверности и расширение функциональных возможностей. Сущность заявленного способа отбраковки потенциально ненадежных полупроводниковых приборов заключается в следующем.

Измерение интенсивности шумов полупроводниковых приборов проводится трижды: до воздействия электростатического разряда (ЭСР), после воздействия ЭСР и после температурного отжига. Воздействию ЭСР подвергаются приборы напряжением, несколько превышающим (на 20-30 процентов) допустимый потенциал, указанный в технических условиях на данный прибор. Такое воздействие ЭСР может привести к некоторому изменению электрических параметров приборов, в том числе шумов, которые в зависимости от идеальности структуры прибора в той или иной степени отжигаются при температурном воздействии.

Измерение шумов проводилось с помощью установки прямого измерения низкочастотного шума. Для выделения определенной частоты использовались Т-образные фильтры. Воздействие ЭСР осуществлялось по модели "тела человека".

По относительной величине изменения интенсивности шумов определяют потенциальную ненадежность полупроводниковых приборов. В данном случае это удобно характеризовать отношением, которое вобрало в себя величину изменения шумов после воздействия ЭСР и величину восстановления значений шумов после отжига:

F=(U²_ш.эср-U²_ш.нач)/(U²_ш.эср-U²_ш.отж),

где U²_ш.нач U²_ш.эср U²_ш.отж - значения интенсивности шумов до, после воздействия ЭСР и после отжига.

В зависимости от критерия F, устанавливаемого для каждого типа полупроводникового прибора экспериментально, можно не только определить ненадежные приборы и их отбраковать, но и выделить партию приборов повышенной надежности. Предложенный способ определения потенциально ненадежных полупроводниковых приборов был опробован на транзисторах типа КТ133А.

Пример:

У партии транзисторов КТ133А, числом 10 штук, измерили шумы. На каждый транзистор воздействовали ЭСР амплитудой 1500 В. Снова замерили шумы. Затем провели отжиг при 100-125°С в течение 2-4 часов. Замерили шумы. Результаты приведены в табл.1

При установлении критерия F>1,25 потенциально ненадежными являются транзисторы N10, 1, 8.

Установив вторую более жесткую норму, например F=1, можно считать, что транзисторы N2, 6, 7 имеют повышенную надежность, а транзисторы N 5, 4, 9, 3 имеют надежность, соответствующую значению, указанному в технических условиях на данные транзисторы.

Для проверки эффективности определения потенциально ненадежных транзисторов и транзисторов с повышенной надежностью на каждый транзистор воздействовали ЭСР, начиная с 1500 В со ступенчато повышающим на 100 В напряжением до появления катастрофического отказа.

Результаты приведены в табл.2.

Как видно из таблицы, с увеличением надежности транзистора увеличивается напряжение ЭСР, приводящее к катастрофическому отказу транзистора.

Источник информации

1. Авт. свидетельство СССР N490047, G 01 R 31/26, опубл. 1976.

Формула изобретения

Способ определения потенциально ненадежных полупроводниковых приборов путем измерения относительной величины изменения интенсивности шумов до и после подачи электростатического разряда (ЭСР), по которой судят о потенциальной нестабильности полупроводникового прибора, отличающийся тем, что на приборы воздействуют ЭСР, напряжением на 20-30% превышающий допустимый по техническим условиям потенциал, после чего проводят термический отжиг при температуре 100-125°С в течение 2-4 ч, а относительную величину изменения интенсивности шумов F рассчитывают по формуле

F=(U²_ш.эср-U²_ш.нач)/(U²_ш.эср-U²_ш.отж),

где U²_ш.нач, U²_ш.эср, U²_ш.отж - значения интенсивности шумов до, после воздействия ЭСР и после отжига,

и в зависимости от критерия F, установленного для каждого типа полупроводникового прибора, определяют ненадежные приборы.