Способ разбраковки полупроводниковых изделий

Изобретение относится к области испытаний и контроля полупроводниковых изделий (диодов, транзисторов, интегральных схем) и может быть использовано для разбраковки по критерию потенциальной надежности как в процессе производства, так и на входном контроле на предприятиях-изготовителях радиоэлектронной аппаратуры. Данное изобретение направлено на повышение достоверности и расширение функциональных возможностей способа разбраковки полупроводниковые приборов. Способ разбраковки полупроводниковых изделий включает в себя следующие операции: измерение интенсивности шумов до и после внешнего воздействия; и последующий отбор потенциально ненадежных изделий проводят по оценке коэффициента увеличения интенсивности шумов каждого изделия после не менее 10 термоциклов в диапазоне крайних температур, допустимых по техническим условиям, по сравнению с первоначальным значением. 1 табл.

 

Изобретение относится к области испытаний и контроля полупроводниковых изделий (диодов, транзисторов, интегральных схем) и может быть использовано для разбраковки по критерию потенциальной надежности как в процессе производства, так и на входном контроле на предприятиях-изготовителях радиоэлектронной аппаратуры.

Известно [1], что каждый экземпляр изделия хотя бы немного, но отличается в пространстве параметров от остальных представителей даже одной и той же технологической партии. Это явление обусловлено разбросом исходных параметров материалов, разбросом режимов технологических операций, разбросом, обусловленным технологическим, измерительным и испытательным оборудованием.

Известно [2], что обычная проверка соответствия набора параметров изделий нормам технических условий позволяет лишь зафиксировать факт функциональной пригодности (или непригодности) его на момент контроля. Измерение параметров изделий в нескольких временных интервалах имитационных испытаний позволяет обнаружить тенденции к изменениям параметров и на этой основе прогнозировать будущее техническое состояние изделия. Такие имитационные испытания, как термоциклирование, основаны на изменении практически всех свойств материалов, используемых в изделиях вследствие их температурной зависимости [3].

Технологические испытания на стойкость к термоциклированию позволяют отбраковать некачественные изделия по контролю их электрических параметров, но не позволяют диагностировать их будущее поведение.

Известно, что с увеличением дефектности в структуре изделия из-за воздействия термоциклов уровень низкочастотного (НЧ) шума возрастает [4].

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ отбраковки потенциально нестабильных полупроводниковых изделий [5], состоящий в том, что после измерения интенсивности шума в эксплуатационном режиме пропускают через изделие импульс тока, в 1,5-5 раз превышающий по амплитуде предельно допустимое значение в установленном режиме, а затем вновь измеряют интенсивность шума. По относительной величине изменения шума определяют потенциальную нестабильность полупроводниковых изделий.

Недостатком способа является подача импульса, превышающего по техническим условиям значение, что может вызвать необратимые изменения в структуре изделия.

Изобретение направлено на повышение достоверности и расширение функциональных возможностей способа разбраковки полупроводниковых приборов. Это достигается тем, что измерение НЧ шума проводят до термоциклирования и после. Проведение составных испытаний ″контроль уровня НЧ шума + термоциклирование + контроль уровня НЧ шума″ позволяет рассматривать поведение каждого изделия, его расположенность к ранним или поздним отказам.

Термоциклирование проводится в диапазоне крайних температур, допустимых техническими условиями на изделие. Количество термоциклов не менее десяти.

Для достаточной выборки изделий из партий одного типа находят коэффициент увеличения низкочастотного шума после термоциклирования по сравнению с начальным значением. Выбирается критерий оценки коэффициента увеличения шума. Изделия, у которых коэффициент увеличения шума будет больше установленного критерия, считаются потенциально ненадежными.

Пример осуществления способа.

На девяти транзисторах КТ361Е2, годных по электрическим параметрам нормам технических условий, измеряли интенсивность шумов на переходе эмиттер - база, наиболее уязвимом при всех последующих воздействиях, при прямом токе 15 мА с помощью установки прямого измерения на частоте 1 кГц до проведения термоциклирования и после 10 термоциклов (0-100°С с выдержкой при каждой температуре 30 минут) определяли коэффициент увеличения шума. Данные представлены в таблице.

Таблица
№ Транзистора	Интенсивность шумов U2 Ш, мВ2,
начальная	после 10 термоциклов
1	74	79,5	1,07
2	75	80	1,08
3	77	81,7	1,06
4	88	96,9	1,1
5	92	103,6	1,13
6	76	82,2	1,08
7	74	77,1	1,04
8	85	90,1	1,06
9	82	87,7	1,07

По таблице определяли, что для надежных транзисторов коэффициент К=/ должен быть менее 1,1. Поэтому по таблице транзисторы №4, 5 будут потенциально ненадежными.

Для проверки данного вывода все транзисторы были подвергнуты 200 термоциклам. Транзисторы №4, 5 показали снижение электрического параметра - коэффициента усиления по току ниже нормы, установленной техническими условиями, а значение обратного тока эмиттера у данных транзисторов увеличилось на порядок, в то время как у остальных транзисторов - в 2-4 раза.

Источники информации

1. Покровский Ф.Н., Номоконова Н.Н. Применение термоциклирования для оценки устойчивости КМОП интегральных схем. // Матер, докл. межд. науч.-техн. сем. Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах. М. 1997, с.328-334.

2. Ковтуненко П.В. Физическая химия твердого тела: кристаллы с дефектами. - М.: Высшая школа. 1993. - 352 с.

3. Горлов М.И., Ануфриев Л.П., Бордюжа О.Л. Обеспечение и повышение надежности полупроводниковых приборов и интегральных схем в процессе серийного производства / Под. ред. Горлова М.И. Минск: Интеграл. - 390 с.

4. Врачев А.С. Возможности низкочастотного шума как прогнозирующего параметра при оценке качества и надежности изделий электронной техники // Матер, докл. межд. науч.-техн. сем. Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах. М. 1996, с.191-197.

5. Авторское свидетельство СССР №490047, G 01 R 31/26, 1975.

Способ разбраковки полупроводниковых изделий, включающий измерение интенсивности шумов до и после внешнего воздействия, отличающийся тем, что отбор потенциально ненадежных изделий проводят по оценке коэффициента увеличения интенсивности шумов каждого изделия после не менее 10 термоциклов в диапазоне крайних температур, допустимых по техническим условиям, по сравнению с первоначальным значением.