Способ разделения интегральных схем по надежности
Предложенное изобретение относится к электротехнике, а именно к способам определения потенциально ненадежных интегральных схем (ИС), в том числе по стойкости к электростатическим разрядам (ЭСР), и может быть использовано на этапе серийного производства ИС, а также на входном контроле при производстве радиоаппаратуры. Изобретение направлено на повышение достоверности и расширение функциональных возможностей диагностических способов. Предложенный способ разделения интегральных схем по надежности заключается в измерении значений критического напряжения питания (КНП) до и после воздействия ЭСР допустимой по техническим условиям величиной, при этом интегральные схемы по надежности разделяют по критерию увеличения значения КНП после ста воздействий электростатическими разрядами по сравнению с начальным значением. 1 табл.
Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам определения потенциально ненадежных интегральных схем (ИС), в том числе по стойкости к электростатическим разрядам (ЭСР), и может быть использовано на этапе серийного производства ИС, а также на входном контроле при производстве радиоаппаратуры.
Известно, что в зависимости от уровня дефектности исходных материалов, разброса режимов технологических операций, каждая ИС характеризуется своим уровнем внутренних остаточных напряжений неоднородных по объему схемы и оказывающих влияние на ее электрические характеристики, особенно на критическое напряжение питания (КНП). КНП - это минимальное напряжение питания, при котором ИС сохраняет работоспособность в пределах норм, определяемых техническими условиями.
Известные методы определения потенциальной надежности или сравнения надежности, основанные на КНП [1], базируются на последовательном снижении напряжения питания с номинального до некоторого минимального значения Uпит.мин.=Екр., при котором ИС продолжает функционировать, то есть ни один из контролируемых параметров не выходит за пределы норм, определяемых техническими условиями. Распределение по значениям КНП может различаться не только для разных типов ИС, но и для разных партий схем одного типа. Недостатком этих методов является не очень высокая достоверность.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ сравнительной оценки надежности партий транзисторов [2], принятый за прототип.
Способ-прототип заключается в следующем. По кривой зависимости КНП исследуемой ИС от температуры в интервале (10-100°С) и по сравнению получаемой кривой с эталонной, выделяют партию ИС с надежностью не ниже, чем по ТУ, затем уже от этой партии после воздействия ЭСР в половину опасного вновь снимают зависимость КНП от температуры до и после температурного отжига, сравнивают их по площади под кривыми и выделяют группу ИС повышенной надежности.
Недостатком способа-прототипа является выборочное сравнительное по партиям применение, так как на полупроводниковые приборы воздействуют ЭСР, значительно превышающим допустимую по ТУ величину, а также большая трудоемкость и техническая сложность выполнения способа: снятие зависимостей КНП от температуры для каждой схемы четыре раза, сравнение площадей под этими зависимостями.
Для устранения указанного недостатка в способе, заключающемся в измерении значений критического напряжения питания до и после воздействия электростатическими разрядами допустимой по техническим условиям величиной, согласно изобретению по критерию увеличения значения критического напряжения питания после ста воздействий электростатическими разрядами по сравнению с начальным значением интегральные схемы разделяют по надежности.
Изобретение направлено на повышение достоверности и расширение функциональных возможностей диагностических способов.
Предлагаемый способ заключается в том, что на каждой ИС партии измеряется значение критического напряжения питания до и после воздействия, например 100 электростатических разрядов напряжением, допустимым по техническим условиям. По набранной статистике на различных партиях одного типа ИС устанавливается критерий - коэффициент увеличения КПП после ЭСР (Екр.ЭСР) по сравнению с начальным значением КНП (Екр.нач.)-К=Екр.ЭСР/Екр.нач.·ИС, имеющие коэффициент К более установленной по статистике величины, считают менее стойкими к электростатическим разрядам, то есть потенциально ненадежными.
Пример осуществления способа. Эксперименту подвергалась партия из 20 ИС типа КР537РУ13 (статическое оперативное запоминающее устройство с произвольной выборкой информационной емкостью 4096 бит) проводились измерения КНП до воздействия ЭСР и после 100 воздействий ЭСР, величиной 500 В поочередно на каждый из выводов вход-выход информации [3]. Данные приведены в таблице.
| Таблица | |||
| Порядковый номер ИС | КНП,В | К | |
| Начальное | После 100 возд.ЭСР | ||
| 1 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| 2 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| 3 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| 4 | 1,0 | 1,3 | 1,3 |
| 5 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| 6 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| 7 | 1,0 | 1,1 | 1,1 |
| 8 | 1,0 | 1,1 | 1,1 |
| 9 | 1,3 | 1,7 | 1,308 |
| 10 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| 11 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| 12 | 1,3 | 1,4 | 1,077 |
| 13 | 1,7 | 1,8 | 1,059 |
| 14 | 1,3 | 1,5 | 1,154 |
| 15 | 1,3 | 1,3 | 1,0 |
| 16 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| 17 | 1,3 | 1,4 | 1,077 |
| 18 | 1,4 | 1,4 | 1,0 |
| 19 | 1,6 | 1,7 | 1,063 |
| 20 | 1,2 | 1,3 | 1,083 |
Если установить критерий К>1, 3, то потенциально ненадежными будут схемы №4 и №9.
Для проверки были продолжены воздействия ЭСР с замером значений КПП после 280 и 1200 воздействий. ИС №4 и №9 имели после 280 воздействий катастрофические отказы, а остальные ИС были работоспособны и после 1200 воздействий ЭСР.
Источники информации
1. Аладинский В.К., Гаврилов В.Ю., Горелкина Е.Н. Критическое питающее напряжение как информативный параметр при электрофизическом диагностировании КМОП ИС. Электронная техника. 1990. Сер. 2. Вып.4, с 87-90.
2. Патент РФ №22303334, G 01 R 31/26, опубл. 10.06.2004.
3. Горлов М.И., Ануфриев Л.П., Шишкин И.А. Результаты воздействия электростатических разрядов на критическое напряжение питания интегральных схем типа КР537РУ13. Матер. докл. науч.-техн. семин. «Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах». М. 2003. С.157-159.
Способ разделения интегральных схем по надежности, включающий измерения значений критического напряжения питания до и после воздействия электростатическими разрядами допустимой по техническим условиям величиной, отличающийся тем, что по критерию увеличения значения критического напряжения питания после ста воздействий электростатическими разрядами по сравнению с начальным значением разделяют интегральные схемы по надежности.
