Способ определения потенциально ненадежных транзисторов

 

Использование: обеспечение качества и надежности партий транзисторов за счет определения потенциальных ненадежных приборов, как на этапе производства, так и применения. Сущность: на представительной выборке транзисторов одного типа проводят измерения шума переходов эмиттер-база и коллектор-база на постоянном токе. По разности значений интенсивности шумов переходов Э-Б и К-Б судят о надежности транзистора. Технический результат изобретения: повышение достоверности и упрощение способа. 2 табл.

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к обеспечению надежности партий транзисторов за счет определения потенциально ненадежных приборов и может быть использовано как на этапе производства, так и применения.

Известен способ: что, найдя критерий шумового параметра и отбраковав транзисторы с большими значениями шумов, можно отсеять все потенциально ненадежные приборы, но в том числе и до 15% надежных [1].

Способ отбраковки транзисторов по шумам основан на том, что низкочастотный шум, создаваемый в транзисторе на постоянном токе, используется для диагностики потенциально дефектных приборов. Исследуемый транзистор сравнивается по уровню шума с контрольным "бездефектным" транзистором и по значительной разности значений шумов, транзистор отбраковывается как потенциально ненадежный. Недостатком данного способа является его низкая достоверность за счет сравнения шумов у разных транзисторов.

Известен способ обнаружения скрытых дефектов в линейных интегральных схемах, основанный на измерении импульсных шумов [2]. Недостатком является то, что импульсные шумы наблюдаются только у линейных интегральных схем, а в транзисторах не наблюдается [3].

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ отбраковки потенциально нестабильных полупроводниковых приборов [4], состоящий в том, что после измерения интенсивности шумов в эксплуатационном режиме пропускают через прибор импульс тока, в 1.5-5 раз превышающий по амплитуде предельно допустимое значение в установившемся режиме, а затем вновь измеряют интенсивность шума. По относительной величине изменения интенсивности шума определяют потенциальную нестабильность полупроводниковых приборов.

Недостатком способа является подача импульса тока, превышающего допустимое по техническим условиям значения, что может вызвать необратимые изменения в структуре прибора.

Изобретение направлено на повышение достоверности способа и его упрощения за счет того, что измеряются разные переходы одного транзистора.

Это достигается тем, что измерение транзистора проводят на двух переходах эмиттер-база и коллектор-база и по разности значения шумов, на этих переходах делают вывод о надежности приборов.

Измерение шумов проводилось в режиме диода переходов Э-Б и К-Б, при прямом токе 10 мА с помощью установки прямого измерения, на частоте 1 кГц, после чего сигнал детектировался квадратичным детектором и измерялся на цифровом вольтметре.

Для достаточной выборки транзисторов из партии одного типа находят разность шумов переходов Э-Б и К-Б для каждого транзистора. Выбирается критерий оценки разности шумов, исходя из разности минимального, среднего и максимального значений шумов для двух переходов. Транзисторы, у которых разность значений интенсивности шумов переходов Э-Б и К-Б будет больше установленного критерия, считаются потенциально ненадежными.

Пример осуществления способа.

На 15 транзисторах КТ3107А методом случайной выборки измерили интенсивность шумов на переходах Э-Б и К-Б, нашли значение разности (табл.1) и определили минимальное, среднее и максимальное значения и их разности (табл.2).

По табл. 2 определяем, что для надежных транзисторов разность Δ =U²_шэб-Δ U_шэк должна быть не более 5. Поэтому по табл.1 транзисторы 2, 3, 7 будут потенциально ненадежными.

Это объясняется тем, что в едином технологическом цикле изготовленная партии транзисторов получается, что шумовые параметры, определяемые поверхностными и объемными дефектами, у разных транзисторов различаются значительно, что говорит о больших нарушениях в структуре транзисторов, снижающих их надежность.

Для подтверждения способа проведено испытание на долговечность при нормальной температуре указанных 15 транзисторов КТ3107А в режиме: мощность 300 мВт, (U_кб=30 В, I_к=10 мА) в течение 2000 ч. Оценка проводилась по значениям коэффициента усиления и обратных токов коллектора и эмиттера (нормы: I_кбo≤0.1 мкА, I_эбо≤0.1 мкА). Замеры параметров проводились через 0, 250, 500, 1000, 1500 и 2000 ч. Получены следующие результаты: коэффициент усиления по току всех измерений был в нормах технических условий (ТУ); обратный ток перехода коллектор-база I_кбо увеличился у всех транзисторов, кроме 2, 3, 7, в 1.2-1.5 раза по сравнению с начальным, а значение у транзисторов 2, 3, 7 увеличился в 2-5 раз, оставаясь в нормах ТУ; обратный ток перехода эмиттер-база I_эбо увеличился у транзисторов 2, 3, 7 в 10-15 раз после 2000 ч, выйдя за нормы ТУ; у остальных транзисторов увеличился в 3-8 раз, оставаясь в нормах ТУ. Таким образом, транзисторы 2, 3, 7 оказались потенциально ненадежными.

Источники информации

1. Горлов М.И., Ануфриев Л.П., Бордюжа О.Л. Обеспечение и повышение надежности полупроводниковых приборов и интегральных схем в процессе серийного производства. Минск: Интеграл, 1997, 390 с.

2. Авторское свидетельство СССР №1347050, G 01 R 31/28.

3. Ван дер Зил А. Шум. - М.: Советское радио, 1973, 178 с.

4. Авторское свидетельство СССР №490047, G 01 R 31/26.

Формула изобретения

Способ определения потенциально ненадежных транзисторов путем измерения интенсивности шумов на постоянном токе, отличающийся тем, что измерение транзистора проводят на двух переходах эмиттер - база и коллектор - база и по разности значения шумов, на этих переходах делают вывод о надежности приборов.