Способ определения потенциально ненадежных биполярных транзисторов

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к обеспечению надежности партий биполярных транзисторов за счет определения потенциально ненадежных приборов, и может быть использовано как на этапе производства, так и применения. Способ определения потенциально ненадежных биполярных транзисторов заключается в измерении низкочастотного шума транзистора, который проводят на двух переходах эмиттер - база, коллектор - база при двух значениях тока и делают вывод о надежности приборов по величине критерия отбраковки В, определяемой как:

где I₁, I₂ - значения силы тока, U² _ШЭ1, U² _ШЭ2 - квадрат напряжения шума перехода Э-Б при силе тока соответственно для первого и второго значений; U² _ШК2 - квадрат напряжения шума перехода К-Б при силе тока для второго значения. Технический результат - повышение достоверности способа и его упрощение за счет измерения разных переходов одного и того же транзистора. 1 табл.

 

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к обеспечению надежности партий биполярных транзисторов за счет определения потенциально ненадежных приборов, и может быть использовано как на этапе производства, так и применения.

Известен способ [1], по которому, найдя критерий шумового параметра и отбраковав транзисторы с большими значениями шумов, можно отсеять все потенциально ненадежные приборы, но в том числе и до 15% надежных.

Способ отбраковки транзисторов по шумам основан на том, что низкочастотный шум, создаваемый в транзисторе на постоянном токе, используется для диагностики потенциально дефектных приборов. Исследуемый транзистор сравнивается по уровню шума с контрольным "бездефектным" транзистором и по значительной разности значений шумов транзистор отбраковывается как потенциально ненадежный.

Недостатком данного способа является его низкая достоверность из-за сравнения шумов у разных транзисторов.

Известен способ обнаружения скрытых дефектов в линейных интегральных схемах, основанный на измерении импульсных шумов [2], недостатком которого является то, что импульсные шумы наблюдаются только у линейных интегральных схем, а в транзисторах не обнаруживаются [3].

Наиболее близким к предлагаемому является способ отбраковки потенциально нестабильных полупроводниковых приборов [4], принятый за прототип.

Способ-прототип заключается в том, что после измерения интенсивности шумов в эксплуатационном режиме через прибор пропускают импульс тока, в, 1.5-5 раз превышающий по амплитуде предельно допустимое значение импульса тока в установившемся режиме, а затем вновь измеряют интенсивность шума. По относительной величине изменения интенсивности шума определяют потенциальную нестабильность полупроводниковых приборов.

Недостатком способа является необходимость подачи импульса тока, превышающего допустимое по техническим условиям значение, что может вызвать необратимые изменения в структуре прибора.

Изобретение направлено на повышение достоверности способа и его упрощение за счет того, что измеряются разные переходы одного транзистора.

Это достигается тем, что в способе определения потенциально ненадежных биполярных транзисторов, заключающемся в том, что у биполярных транзисторов измеряют низкочастотный шум переходов эмиттер-база (Э-Б) и коллектор-база (К-Б) при двух значениях рабочего тока, согласно изобретению о потенциальной надежности прибора судят по величине критерия отбраковки В, который определяется как

где I₁, I₂ - значения силы тока,

U² _ШЭ1, U² _ШЭ2 - квадрат напряжения шума перехода Э-Б при силе тока соответственно для первого и второго значений;

U² _ШК2 - квадрат напряжения шума перехода К-Б для второго значения силы тока, при этом критическое значение В_кр устанавливается экспериментально для каждого типа прибора.

Физический смысл критерия отбраковки В - сила тока, при которой относительная величина разности НЧ шумов переходов максимальна.

О потенциальной надежности прибора судят по величине В_кр, определяемой экспериментально для каждого типа прибора.

Измерение шумов проводилось в режиме диода для переходов Э-Б и К-Б, при прямом токе 5 и 10 мА с помощью установки прямого измерения, на частоте 1 кГц, после чего сигнал детектировался квадратичным детектором и измерялся на цифровом вольтметре. Данные значения токов выбраны потому, что зависимости ампер-шумовых характеристик, определенные при токах, равных 5, 10, 20, 30, 50, показали, что наибольший разброс по низкочастотному (НЧ) шуму происходит при токах, равных 5 и 10 мА.

Пример осуществления способа.

На 15 транзисторах КТ3107А методом случайной выборки измерили интенсивность шумов на переходах Э-Б и К-Б и нашли значение критерия отбраковки В. Данные приведены в таблице.

Таблица Интенсивность шумов различных переходов
N п/п	Интенсивность шумов U2 Ш, мВ2, переходов	Значение критерия отбраковки В, мА
	Э-Б		К-Б, при 10 мА
5 мА	10 мА
1	47	67	62	1.25
2	49	69	63	1.5
3	51	73	64	2.05
4	50	65	63	0.66
5	57	68	65	1.36
6	51	69	66	0.83
7	49	72	66	1.3
8	53	70	67	0.88
9	48	64	60	1.25
10	51	66	61	1.66
11	50	67	64	0.88
12	46	71	68	0.6
13	52	73	69	0.99
14	49	70	66	0.95
15	51	68	67	0.29

Приняв, например, В_кр≥2 получим, что транзистор N3 - потенциально ненадежен, а приняв В≤0.5, выделим транзистор повышенной надежности - N15.

Это объясняется тем, что в едином технологическом цикле у изготовленной партии транзисторов шумовые параметры, определяемые поверхностными и объемными дефектами, у разных транзисторов различаются значительно, что говорит о наличии больших нарушений в структуре транзисторов, снижающих их надежность.

Источники информации

1. Горлов М.И., Ануфриев Л.П., Бордюжа О.Л. "Обеспечение и повышение надежности полупроводниковых приборов и интегральных схем в процессе серийного производства". Минск: Интеграл. 1997. 390 с.

2. Авторское свидетельство СССР N1347050, G01R 31/28.

3. Ван дер Зил «Шум (источники, описание, измерение)». М.: Сов. радио. 1973. - 229 с.

4. Авторское свидетельство СССР N490047, G01R 31/26.

Способ определения потенциально ненадежных биполярных транзисторов, заключающийся в том, что у биполярных транзисторов измеряют низкочастотный шум переходов эмиттер-база (Э-Б) и коллектор-база (К-Б) при двух значениях рабочего тока, отличающийся тем, что о потенциальной надежности прибора судят по величине критерия отбраковки В, который определяется как

где I₁, I₂ - значения силы тока, U² _ШЭ1, U² _ШЭ2 - квадрат напряжения шума перехода Э-Б при силе тока соответственно для первого и второго значения; U² _ШК2 - квадрат напряжения шума перехода К-Б для второго значения силы тока, при этом критическое значение В_кр устанавливается экспериментально для каждого типа прибора.