Способ разделения полупроводниковых изделий по надежности

Использование: обеспечение качества и надежности полупроводниковых изделий как на этапе производства, так и на этапе применения. Сущность: на партии полупроводниковых изделий измеряют интенсивность шума на двух частотах 1000 Гц и 200 Гц при трех разных температурах (0°С, нормальной и 100°С). Вычисляют показатель формы спектра шума γ по формуле

где , и - квадрат эффективного значения шума соответственно на частотах f₁ и f₂, для каждого изделия и для каждой температуры. Находят среднее значение по трем температурам для каждого изделия и по величине среднего значения коэффициента партию изделий разделяют на надежные и потенциально ненадежные. Технический результат: повышение достоверности. 2 табл.

 

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к обеспечению качества и надежности полупроводниковых изделий (ППИ), и может быть использовано как на этапе производства, так и на этапе применения.

Известен способ определения потенциально ненадежных полупроводниковых приборов [1], состоящий в том, что после измерения интенсивности шумов пропускают через испытуемый прибор импульс тока, в 1,5-5 раз превышающий по амплитуде предельно допустимое значение, затем измеряют интенсивность шумов и по отношению результатов двух измерений судят о потенциальной надежности приборов.

Недостатком метода является подача импульса в 1,5-5 раз превышающего по амплитуде предельно-допустимое значение по техническим условиям на прибор, что может вызвать необратимые процессы в структуре приборов, которые могут привести к недостаточной достоверности результатов и преждевременным отказам приборов в эксплуатации.

Наиболее близким аналогом является способ определения потенциально нестабильных полупроводниковых приборов [2], состоящий в том, что исследуемую схему выводят изменением входного напряжения до максимального значения напряжения шума на выходе на переходном участке характеристики и измеряют напряжение шума на нескольких максимально разнесенных частотах спектра шума (160 Гц и 1000 Гц) при изменении температуры. По данным об интенсивности шума для каждого прибора, определяют изменение интенсивности шума по сравнению с эталонным значением, по величине которого выявляют потенциально ненадежные интегральные схемы.

Недостатком способа является необходимость задания напряжения во входной цепи и сложность в выборе критерия для разделения ППИ по надежности.

Изобретение направлено на повышение достоверности способа.

Это достигается тем, что на партии ППИ проводят измерение интенсивности шума на частоте 1000 Гц в качестве второй частоты, используя частоту 200 Гц, измерения проводят при трех температурах: 0°С, нормальной и 100°С, рассчитывают значения показателя формы спектра формуле:

где и - квадрат эффективного значения шума на частотах f₁ и f₂.

Находят среднее значение для трех температур для каждого изделия и по полученным данным партию изделий разделяют на потенциально ненадежные и надежные. При необходимости выделяют изделия повышенной надежности.

Пример осуществления способа.

Методом случайной выборки было отобрано 10 интегральных схем типа КР537РУ13 (статическое ОЗУ, выполненное по технологии КМОП, напряжение питания по техническим условиям равно 5 В ± 10%), у которых измерялось значение интенсивности шума методом прямого измерения по выводам "питание - общая точка" на частотах f₁=200 Гц и f₂=1000 Гц. Ширина полосы измерения частот Δf=200 Гц, время усреднения τ=2 с. В таблице 1 представлены измеренные значения при разных температурах, а в таблице 2 - вычисленные для каждого изделия значения коэффициента γ и средние значения коэффициента по трем температурам .

Таблица 1
№ ИС	Значение шума , μВ2, при температуре, на частоте
	0°С	20°С	100°С
200 Гц	1000 Гц	200 Гц	1000 Гц	200 Гц	1000 Гц
1	644,7	79,6	439,9	68	853,7	97,9
2	836,3	96,8	553,8	79	1334,2	123,2
3	245,2	44,5	203,3	42	310,6	50,4
4	568,9	74,9	394,5	64	783,7	92,2
5	1322,7	124,2	786	97	1974,6	163
6	615,6	78,4	419,7	67	875	96,5
7	259,2	45,6	201,6	43	310,7	51,6
8	1294	125,4	833,4	98	2062,8	164,6
9	417,3	62,4	303,5	56	534,8	73,9
10	832,8	91,9	534,3	75	1209,7	117

Таблица 2 Значение γ при трех температурах и среднее значение
№ ИС	0°С	25°С	100°С	Среднее значение
1	1,3	1,16	1,35	1,27
2	1,34	1,21	1,48	1,34
3	1,06	0,98	1,13	1,06
4	1,26	1,13	1,33	1,24
5	1,47	1,3	1,55	1,44
6	1,28	1,14	1,37	1,26
7	1,08	0,96	1,12	1,05
8	1,45	1,33	1,57	1,45
9	1,18	1,05	1,23	1,15
10	1,37	1,22	1,45	1,35

Если выбрать критерий для надежных схем , то схемы №5, 8 будут потенциально ненадежными (табл.2). Можно также выделить группу ИС повышенной надежности, выбрав априори . Это будут схемы №3, 7.

При проведении испытаний на безотказность (500 ч, 100°С) ИС №5, 8 имели параметрические отказы.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР, №490047, G 01 R 31/26, 1976.

2. Горлов М.И., Ануфриев Л.П., Бордюжа О.Л. Обеспечение и повышение надежности полупроводниковых приборов и интегральных схем в процессе серийного производства. - Минск: Из-во "Интеграл". 1997. - с.318-325.

Способ разделения полупроводниковых изделий по надежности, включающий измерение низкочастотного шума на двух частотах, одна из которых 1000 Гц, при разных температурах, отличающийся тем, что в качестве второй частоты используют частоту 200 Гц, измерения проводят при трех температурах: 0°С, нормальной и 100°С, рассчитывают значения показателя формы спектра

где и - квадрат эффективного значения шума на частотах f₁ и f₂, после чего партию полупроводниковых изделий разделяют на надежные и менее надежные по средним значениям показателя формы спектра шума для трех температур.