Способ неразрушающего контроля устойчивости к вторичному пробою мощных мдп-транзисторов

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к обеспечению качества и надежности полупроводниковых приборов. Сущность: измеряют интенсивность низкочастотного шума по выводам сток-исток при закороченных выводах исток-подложка в режиме прямого рабочего тока стокового перехода от внешнего маломощного источника при двух значениях тока. Определяют параметр низкочастотного шума α, используя

соотношение

где и - значения интенсивности шума при токах I₁ и I₂. По значению α определяют устойчивость к вторичному пробою. 1 табл.

 

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к обеспечению качества и надежности полупроводниковых приборов, и может быть использовано для разделения партии мощных МДП-транзисторов как на этапе производства, так и на этапе применения.

Известно [1, 2, 3, 4, 5], что по значениям низкочастотного (НЧ) шума, измеренного при различных условиях, можно отбраковывать потенциально надежные полупроводниковые изделия. Недостатком этих способов является то, что с их помощью нельзя разбраковать мощные МДП-транзисторы по вторичному пробою.

Наиболее близким к предлагаемому способу является соотношение [6], что с ростом уровня НЧ шума растет устойчивость биполярных транзисторов по вторичному пробою, т.е. растет энергия Е_ВП, переводящая транзистор в состояние вторичного пробоя. Критерием качества транзистора служит численное значение показателя степени α при J_Э в соотношении (где J_Э - постоянный прямой ток эмиттера, А - коэффициент). По мере роста уровня дефектности структуры величина α имеет тенденцию к уменьшению, обращаясь в предельном случае в нуль.

Недостатком сообщения является то, что оно относится только к биполярным мощным транзисторам и отсутствует методика измерения коэффициента α и его критерии.

Изобретение направлено на повышение достоверности и расширение функциональных возможностей.

Это достигается тем, что в предлагаемом способе на партии мощных МДП-транзисторов в режиме постоянного тока проводится контроль коэффициента α НЧ шума на стоковом переходе и по его значению партия транзисторов разделяется по устойчивости к вторичному пробою.

Способ осуществляется следующим образом.

На представительной выборке мощных МДП-транзисторов одного типа проводится измерение интенсивности НЧ шума по выводам сток - исток при закороченных выводах, исток - подложка в режиме прямого рабочего тока стокового перехода. Рабочий ток задается от внешнего источника. Измерение шума проводится при двух разных прямых рабочих токах на частоте 1кГц в полосе частот Δf=200 Гц. После этого вычисляется коэффициент α по соотношению:

где и - значения шума при токах I₁ и I₂.

По результатам полученного коэффициента α судят об устойчивости к вторичному пробою и надежности мощных МДП-транзисторов. Более низкую устойчивость и надежность будут иметь те транзисторы, у которых коэффициент α имеет наименьшее значение. Величина критерия отбраковки по α устанавливается по набору статистики для каждого типа приборов.

Пример осуществления способа.

На 15 МДП-транзисторах типа КП723Г (мощный вертикальный n-канальный МОП транзистор) измерялось значение НЧ шума методом прямого измерения по выводам сток - исток при прямом рабочем токе (+ исток, - сток) внешнего источника 50 и 20 мА на частоте 1 кГц в полосе частот Δf=200 Гц. Коэффициент α определялся, используя соотношение:

где и - значения шума соответственно при токах, равных 50 и 20 мА.

Далее на установке Л2-56А при токе лавинного пробоя 1 А измерялось с помощью секундомера время перехода во вторичный пробой по падению напряжения и вычислялось значение электрической энергии источника Е ([1 Дж]=[1 Вт]×[1 с]), переводящей прибор в состояние вторичного пробоя. Энергия источника Е характеризует способность прибора выдерживать лавинный процесс, приводящий к вторичного пробою. Результаты эксперимента на транзисторах типа КП723Г показаны в таблице.

Таким образом, по предлагаемому способу, если выбрать критерий для надежных транзисторов α≥0,9 (Е≥0,745), транзисторы № 1, 2, 3 и 12 будут менее надежными по устойчивости к вторичному пробою.

Таблица
№ транз.	Значение шума , μB2, при рабочих токах, мА	α	Обратное напряжение сток - исток Uси max, В	Ток лавинного пробоя I, A	Время воздействия до возникновения теплового пробоя t, с	Энергия источника Е, Дж
50	20
1	35,4	21,2	0,56	76	1	6,24	474,24
2	47,0	25,3	0,68	74	1	7,36	544,64
3	39,1	22,9	0,58	75	1	6,56	492
4	102,1	40,82	1,00	76	1	11,20	851,2
5	87,8	36,1	0,97	76	1	11,07	841,32
6	97,5	36,46	1,07	79	1	11,32	894,28
7	83,2	32,1	1,04	76	1	11,05	839,8
8	120,5	42	1,15	79	1	11,74	927,46
9	93,8	34,86	1,08	75	1	11,38	853,5
10	125,6	43,4	1,16	75	1	12,42	931,5
11	110,2	42	1,05	79	1	11,06	873,74
12	57,3	29,25	0,73	74	1	8,51	629,74
13	86,2	35	0,98	73	1	10,72	782,56
14	119,9	41,17	1,17	79	1	11,24	887,96
15	114,8	41,89	1,10	74	1	11,68	864,32

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №490047 от 30.11.1976.

2. Патент РФ №2249297 от 31.07.2003.

3. Патент РФ №2251759 от 27.10.2003.

4. Патент РФ №2253168 от 27.10.2003.

5. Патент РФ №2258234 от 30.06.2004.

6. Воробьев Н.Г., Врачев А.С., Чарыков Н.А. Шумовые свойства и устойчивость мощных биполярных транзисторов по вторичному пробою // Мат. докл. научн. - техн. сем. "Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах". М.: 1995 С.229-234.

Способ неразрушающего контроля устойчивости к вторичному пробою мощных МДП-транзисторов, включающий измерение интенсивности низкочастотного шума по выводам сток-исток при закороченных выводах исток-подложка в режиме прямого рабочего тока стокового перехода от внешнего маломощного источника при двух значениях тока, определяют параметр низкочастотного шума α, используя соотношение

где и - значения интенсивности шума при токах I₁ и I₂, и по значению α определяют устойчивость к вторичному пробою.