Способ отбраковки потенциально ненадежных интегральных схем

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам определения потенциально ненадежных интегральных схем (ИС). Сущность: проводят измерения амплитуды динамического тока потребления для каждого инвертора схемы в цепи питания и земли при включении и выключении инверторов до и после воздействия электростатического разряда (ЭСР). Определяют коэффициенты К=I_Двыкл/I_Двкл для каждого инвертора схемы до и после воздействия ЭСР, где I_Двкл>I_Двыкл - амплитуда динамического тока потребления схемы соответственно при включении и выключении. Определяют максимальное K_MAX и минимальное K_MIN значения коэффициента для каждой схемы. Отбраковывают схемы, если они не удовлетворяют любому из двух критериев

А_нач>1,3 и

А_ЭСР>1,3,

где А_нач и А_ЭСР - коэффициенты соответственно до и после воздействия ЭСР, определяемые для каждой схемы как A=K_MAX/K_MIN. Технический результат: повышение достоверности и расширение функциональных возможностей. 4 табл.

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам определения потенциально ненадежных интегральных схем (ИС). Изобретение может быть использовано на этапе серийного производства ИС, а также на входном контроле при производстве радиоаппаратуры.

Известно [1], что способом анализа форм (параметров) динамического тока потребления могут отбраковываться дефектные и потенциально ненадежные, как правило, цифровые ИС малой, средней и большой степени интеграции, изготовленные по различным технологиям. Наличие аномалий в форме динамического тока потребления или его величины при обращении к заданному логическому элементу (или группе элементов) указывает на наличие дефектов ИС, что снижает потенциальную надежность данной схемы.

Наиболее близким по технической сущности является способ отбраковки ненадежных КМОП ИС [2], по которому ИС устанавливают в термокамеру и измеряют токи потребления при двух фиксированных значениях повышенной температуры, а отбраковывают схемы с наибольшим отношением второго тока к первому.

Недостатком данного способа является сложность измерения тока потребления при повышенных температурах, отсюда большая погрешность в измерениях.

Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей диагностических способов и повышение достоверности.

Это достигается тем, что на представительной выборке конкретного типа ИС набирается статистика значений измеряемого динамического тока потребления в цепи питания и земли при выключении и включении инверторов схемы до и после воздействия электростатическим разрядом, напряжением, равным предельно допустимому потенциалу, указанному в технических условиях (ТУ). По полученным данным определяют диапазон допустимых значений коэффициента К=I_Двыкл/I_Двкл, где I_Двыкл - динамический ток потребления при выключении, а I_Двкл - динамический ток при включении схемы, находят коэффициент А=K_MAX/K_MIN (K_MAX - максимальное значение К для одной ИС, K_MIN - минимальное значение К для той же ИС) для каждой схемы до и после воздействия ЭСР и определяют критерии для отбраковки потенциально ненадежных ИС:

первый критерий: А_нач>1,3;

второй критерий: А_ЭСР>1,3,

т.е. K_MAX не должно превышать K_MIN более чем на 30% как до воздействия (А_нач), так и после воздействия ЭСР (А_ЭСР) для каждой схемы. ИС считается потенциально ненадежной, если она не удовлетворяет любому из этих двух критериев.

Пример осуществления способа. На произвольно выбранных пяти ИС типа КР1533ЛН1 (шесть логических элементов НЕ) измерили амплитуду динамических токов потребления с помощью стробоскопического осциллографа С7-8 для каждого из шести инверторов каждой схемы в момент его включения и в момент выключения до и после воздействия ЭСР. Результаты измерения до воздействия ЭСР для каждого инвертора каждой ИС представлены в таблице 1, а рассчитанные значения К и А_нач - в таблице 2. Минимальные и максимальные значения К в таблице 2 отмечены шрифтом.

Таблица 1
№ схемы	Момент измерения	Динамические токи потребления IД, мА, по инверторам до ЭСР
1	2	3	4	5	6
1	Включение	9	8	8	8	9	8
Выключение	53	51	53	50	52	51
2	Включение	8	8	10	8	10	9
Выключение	52	52	53	51	52	52
3	Включение	8	8	9	8	7	8
Выключение	53	53	52	53	53	53
4	Включение	10	10	9	9	8	9
Выключение	53	50	52	51	52	52
5	Включение	9	9	9	9	10	9
Выключение	52	50	53	53	52	53

Таблица 2
№ схемы	Значение К=IДвыкл/IДвкл по инверторам до ЭСР	Анач
1	2	3	4	5	6
1	5,889	6,375	6,625	6,25	5,778	6,375	1,14
2	6,5	6,5	5,3	6,375	5,2	5,778	1,25
3	6,625	6,625	5,775	6,625	7,571	6,625	1,31
4	5,3	5	5,778	5,667	6,5	5,778	1,3
5	5,778	5,556	5,889	5,889	5,2	5,889	1,13

Затем подаем по 5 электростатических разрядов амплитудой 200 В (допустимого значения по техническим условиям) на каждый вход и соответствующий выход каждого инвертора, меняя полярность, после чего измеряем динамический ток потребления.

Результаты измерения после воздействия ЭСР для каждого инвертора каждой ИС представлены в таблице 3, а рассчитанные значения К и А_ЭСР - в таблице 4. Минимальные и максимальные значения К в таблице 4 отмечены шрифтом.

Таблица 3
№ схемы	Момент измерения	Динамические ток и потребления IД, мА, по инверторам после ЭСР
1	2	3	4	5	6
1	Включение	10	9	9	8	8	8
Выключение	52	54	54	52	52	52
2	Включение	9	9	9	10	10	10
Выключение	50	52	55	52	53	53
3	Включение	9	9	11	9	7	7
Выключение	52	54	53	52	52	50
4	Включение	10	11	10	10	11	10
Выключение	52	52	53	50	54	53
5	Включение	10	10	11	8	10	10
Выключение	50	50	54	51	51	54

Таблица 4
№ схемы	Значение К=IДвыкл/IДвкл, по инверторам после ЭСР	АЭСР
1	2	3	4	5	6
1	5,2	6	6	6,5	6,5	6,5	1,25
2	5,556	5,778	6,111	5,2	5,3	5,3	1,17
3	5,778	6	4,818	5,778	7,429	7,143	1,54
4	5,2	4,728	5,3	5	4,909	5,3	1.12
5	5	5	4,909	6,375	5,1	5,4	1,27

По первому критерию потенциально ненадежной будет ИС №3, по второму критерию потенциально ненадежной будет также ИС №3. Таким образом схема №3 будет потенциально ненадежной.

Источники информации

1. РД 11 0682-89. Микросхемы интегральные. Методы неразрушающего контроля динамических параметров.

2. А.С. СССР 1239658. МПК 4 G 01 R 31/26. Опубл.1986 г.

Способ отбраковки потенциально ненадежных схем, включающий измерение тока потребления, отличающийся тем, что проводят измерения амплитуды динамического тока потребления для каждого инвертора схемы в цепи питания и земли при включении и выключении инверторов до и после воздействия электростатического разряда (ЭСР) допустимого по техническим условиям потенциала на вход и соответствующий выход каждого инвертора, меняя полярность, определяют коэффициенты К=I_Двыкл/I_Двкл для каждого инвертора схемы до и после воздействия ЭСР, где I_Двкл, I_Двыкл - амплитуда динамического тока потребления схемы соответственно при включении и выключении, определяют максимальное K_MAX и минимальное K_MIN значение коэффициента для каждой схемы до и после воздействия ЭРС и отбраковывают схемы, если они не удовлетворяют любому из двух критериев

А_нач>1,3 и

А_ЭСР>1,3,

где А_нач и А_ЭСР коэффициенты соответственно до и после воздействия ЭСР, определяемые для каждой схемы как A=К_MAX/К_MIN.