Способ выравнивания надежности при отбраковке полупроводниковых изделий

Изобретение относится к микроэлектронике. Способ включает определение партий с пониженным процентом выхода годных изделий после проведения каждой из контрольных операций. При этом проводят выявление доминирующего вида брака у изделий данной партии, определяют объем дополнительных отбраковочных испытаний и проводят 100-процентные дополнительные отбраковочные испытания. После проведения дополнительных испытаний партию возвращают на исходную контрольную операцию. Изобретение обеспечивает получение партии изделий с гарантированным значением надежности. 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к обеспечению качества и надежности полупроводниковых изделий (диодов, транзисторов и интегральных схем). Изобретение может быть использовано на этапе серийного производства полупроводниковых изделий, а также на входном контроле при производстве радиоаппаратуры.

Известен способ отбраковки полупроводниковых приборов по группам годности [1], однако он позволяет осуществить разбраковку только на пластине.

Наиболее близким аналогом являются способ отбора изделий электронной техники по надежности с использованием радиации [2], позволяющий отбирать изделия с гарантированным значением показателя надежности.

Однако способ требует сложной и небезопасной аппаратуры.

Изобретение направлено на устранение указанных недостатков, а именно: предлагаемый способ позволяет выравнивать надежность разных партий полупроводниковых изделий, т.е. получать партии с гарантированным значением надежности, без использования радиации и на всех этапах производства. В частности, надежность партии изделий, имеющих в технологическом процессе пониженный процент выхода годных на одной или нескольких операциях и, следовательно, более низкую надежность, повышается до надежности партий изделий, имеющих плановый процент выхода годных.

Это достигается тем, что на партиях полупроводниковых изделий, процент выхода годных у которых на какой-либо операции меньше планового на величину 3σ и более (σ - среднеквадратичное отклонение фактических значений процента выхода годных за определенный период или определенное число контролируемых партий), проводится анализ брака, выявляется доминирующий вид брака, определяется дополнительное отбраковочное испытание, ориентированное на дополнительную отбраковку изделий с доминирующим видом брака, и проводится на данной партии, после чего партию возвратить на исходную операцию. И хотя процент выхода годных на данной операции может уменьшиться за счет дополнительной отбраковки потенциально-ненадежных изделий, надежность данной партии изделий будет равна надежности партий изделий, прошедших технологический маршрут с плановым процентом выхода годных, т.е. произойдет выравнивание надежности различных партий изделий.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен алгоритм, поясняющий сущность заявленного способа.

Способ осуществляют следующим образом. Если в текущей партии изделий после проведения одной из контрольных операций окажется, что процент выхода годных ниже планового значения на величину 3σ , т.е. Ai<A_oi-3σ _n, где σ _n - среднеквадратичное отклонение выхода годных на n-й операции, то проводится анализ брака, выявляются доминирующие виды брака (причины), принимается решение об объеме дополнительных отбраковочных испытаний, проводятся 100%-ные дополнительные испытания и партия возвращается на ту же контрольную операцию.

Известно [3], что имеется прямая связь между процентом выхода годных изделий в процессе их изготовления и надежностью партии этих изделий. Например [4], с уменьшением процента выхода годных пленочных конденсаторов со 100 до 20 интенсивность отказов увеличивается примерно на два порядка, т.е. надежность снижается. Аналитически это подтверждается следующим образом.

Пусть A₁, А₂, A₃,... А_n - плановые проценты выхода годных изделий соответственно на технологических операциях 1,2,3,... ,n, тогда А_1i, А_2i, А_3i,... ,A_ni - фактические проценты выхода годных на i-й партии изделий.

Если принять, что в процессе производства всего на четырех определяющих технологических операциях контролируется процент выхода годных (контроль годности структур на пластине A₁, контроль годности изделий после сборки в корпус А₂, контроль годности изделий после технологических испытаний А₃ и выходной контроль годности А₄), то для i-й партии изделий производственная надежность, т.е. вероятность безотказной работы будет равна:

P_i=P_1i·P_2i·P_3i·P_4i, а с учетом того, что Р_ni=К_ni·А_ni, где К_ni определяет погрешность контрольно-измерительного оборудования, будет иметь следующий вид:

P_i=K_1i·A_1i·K_2i·A_2i·K_3i·A_3i·K_4i·A_4i.

Для партии изделий с плановым процентом выхода годных на всех операциях надежность будет определена как

Р=Р₁·Р₂·Р₃·Р₄=К₁А₁·К₂А₂·К₃А₃·К₄А₄.

Если P_1i<P₁ : P_2i<P₂ : Р_3i<Р₃ : P_4i<P₄, a K₁=K_1i : K₂=K_2i : К₃=К_3i : К₄=К_4i, то при выпуске изделий надежность i-й партии будет меньше надежности партии, прошедшей с плановым процентом выхода годных, т.е. Р_i<Р.

В качестве примера приведем реализацию заявляемого способа при производстве интегральных схем серии 106. Было отслежено 50 партий, из которых партии 13, 22, 31, 33 имеют пониженный процент выхода годных.

К ним был применен предлагаемый способ. Для того чтобы доказать то, что после применения вышеуказанного алгоритма надежность ИС будет не ниже, чем в партиях, имеющих плановый процент выхода годных, были проведены стандартные испытания на надежность, результаты которого приведены в таблице.

Из анализа таблицы можно сделать следующие выводы: надежность партий, имеющих пониженный процент выхода годных ниже, чем контрольной (наблюдается большее количество отказов), затем при применении заявляемого способа выравнивания надежности последняя становится такой же, как у контрольной партии.

Таблица
Номер партии	Количество отказов ИС при испытаниях на надежность (при температуре +125° С в после ч.)
	500	1000	1500
13 (текущая)	1	1	-
13 (после дополнительных испытаний)	-	-	1
22 (текущая)	-	-	2
22 (после дополнительных испытаний)	-	-	-
31 (текущая)	-	2	1
31 (после дополнительных испытаний)	-	-	1
33 (текущая)	-	1	1
33 (после дополнительных испытаний)	-	-	1
Контрольная	-	-	1

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. А.с. СССР №1704194, Н 01 L 21/66, 1989.

2. Патент РФ №2168735 С2, G 01 R 31/26, 31/28, 1999.

3. Кривошеенко В.М., Мокаров Л.М., Пшеничная Л.А. Повышение выхода годных и качества БИС на основе методов статистической диагностики и оптимизации. Электронная промышленность. 1986. Вып.5. с.39-41.

4. Смирнов Н.И., Широков В.Б. Оценка безотказности интегральных микросхем. М.: Радио и связь. 1983.

Способ выравнивания надежности партии полупроводниковых изделий, включающий определение партий изделий с пониженным процентом выхода годных изделий после проведения каждой из контрольных операций, отличающийся тем, что проводят выявление доминирующего вида брака у изделий данной партии, определяют объем дополнительных отбраковочных испытаний, ориентированных на дополнительную отбраковку изделий данной партии с доминирующим видом брака, проводят 100-процентные дополнительные отбраковочные испытания данной партии, после чего партию возвращают на исходную контрольную операцию.