Способ сравнительной оценки надежности партий интегральных схем
Владельцы патента RU 2386975:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности интегральных схем (ИС), и может быть использовано для сравнительной оценки надежности партий ИС как на этапе производства, так и на входном контроле на предприятиях-изготовителях радиоэлектронной аппаратуры. Сущность способа заключается в том, что на произвольных выборках интегральных схем из партий проводят измерение значений динамических параметров до и после воздействия различными по полярности напряжениям пяти электростатических разрядов, предельно допустимом по техническим условиям, и температурного отжига при допустимой максимальной температуре кристалла, а электростатические разряды подают на каждую из пар выводов интегральной схемы: вход - общая точка, выход - общая точка, питание - общая точка, вход - выход, количество циклов воздействия электростатических разрядов и температурного отжига составляет не менее трех, по количеству отказавших интегральных схем делают вывод о сравнительной надежности партий интегральных схем. Технический результат заключается в создании неразрушающего испытания и повышении функциональных возможностей способа. 2 табл.
Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности интегральных схем (ИС), и может быть использовано для сравнительной оценки надежности партий ИС как на этапе производства, так и на входном контроле на предприятиях-изготовителях радиоэлектронной аппаратуры.
Известен способ сравнительной оценки надежности партий транзисторов [1], в соответствии с которым проводят выборочные испытания партий транзисторов воздействием электростатических разрядов. На каждый прибор выборки подают электростатические разряды потенциалом вдвое большим, чем допустимый по техническим условиям, каждый раз повышая его на 20-30 В до появления параметрического или катастрофического отказа.
Недостаток данного способа - испытание является разрушающим. Изобретение направлено на устранение этого недостатка и повышение функциональных возможностей способа.
Предложенный способ сравнительной оценки партий ИС основывается на измерении динамических параметров до и после воздействия электростатических разрядов (ЭСР) и термического отжига.
Способ осуществляется следующим образом: от каждой партии одного типа (количество партий не ограничено) методом случайной выборки отбирают по 10-20 схем.
Каждая из отобранных ИС за один цикл подвергается воздействию пяти ЭСР различной полярности максимально допустимой по техническим условиям величиной на каждую из пар выводов: вход - общая точка, выход - общая точка, питание - общая точка, вход - выход. После ИС отжигаются при максимально допустимой температуре перехода (кристалла) в течение 4-8 часов. ИС подвергаются воздействию не менее трех циклов воздействия ЭСР и отжига. По количеству отказавших ИС делают вывод о сравнительной надежности партий схем.
Способ был опробован на выборках по 10 шт. из двух партий ИС типа КР561ТМ2 (2 Д-триггера, выполненный на кремнии по технологии КМОП). Максимально допустимое воздействие ЭСР на эти ИС по ТУ составляет 100 В. Каждая из схем за один цикл подвергалась воздействию пяти ЭСР величиной 100 В различной полярности на каждую из пар выводов: вход - общая точка (выводы 3-7, 4-7, 5-7, 6-7), выход - общая точка (выводы 1-7, 2-7), питание - общая точка (выводы 14-7), вход выход (выводы 3-1, 4-1, 5-1, 6-1, 3-2, 4-2, 5-2, 6-2). Всего за один цикл проводилось 150 воздействий ЭСР. После каждого цикла ИС отжигали при температуре 125°C в течение 4 ч.
ИС подвергались воздействию трех циклов. Измерения динамических параметров - время переключения ИС tTLH и tTHL проводились по схеме измерения работоспособности ИС, приведенной в ТУ. Значение времен для выборки из 1-й партии приведены в табл.1 и 2.
| Таблица 1 | |||||
| Номер ИС | Значение tTLH, мкс, после | ||||
| Предварительного контроля | 1-го цикла | 2-го цикла | 3-го цикла | 4-го цикла | |
| 1 | 0,1 | 0,24 | 0,35 | 0,55 | 0,3 |
| 2 | 0,12 | 0,3 | 0,35 | 0,55 | 0,52 |
| 3 | 0,13 | 0,23 | 0,3 | 0,55 | 0,4 |
| 4 | 0,13 | 0,23 | 0,3 | 0,5 | 0,52 |
| 5 | 0,13 | 0,25 | 0,32 | 2,5 | 0,5 |
| 6 | 0,13 | 0,23 | 0,35 | отказ | |
| 7 | 0,13 | 0,25 | 0,3 | отказ | |
| 8 | 0,13 | 0,22 | 0,36 | 1 | 1 |
| 9 | 0,13 | 0,26 | 0,35 | 0,45 | 0,4 |
| 10 | 0,13 | отказ |
| Таблица 2 | |||||
| Номер ИС | Значение tTHL, мкс после | ||||
| Предварительного контроля | 1-го цикла | 2-го цикла | 3-го цикла | 4-го цикла | |
| 1 | 0,05 | 0,14 | 0,24 | 0,5 | 0,2 |
| 2 | 0,05 | 0,13 | 0,22 | 0,45 | 0,24 |
| 3 | 0,05 | 0,14 | 0,22 | 0,45 | 0,3 |
| 4 | 0,05 | 0,13 | 0,2 | 0,32 | 0,28 |
| 5 | 0,05 | 0,13 | 0,2 | 0,8 | 0,3 |
| 6 | 0,05 | 0,16 | 0,22 | отказ | |
| 7 | 0,05 | 0,13 | 0,24 | отказ | |
| 8 | 0,05 | 0,16 | 0,24 | 0,37 | 0,35 |
| 9 | 0,06 | 0,17 | 0,2 | 0,32 | 0,4 |
| 10 | 0,04 | отказ |
Видно из табл.1 и 2, что отказы произошли после 1-го (один отказ) и 3-го циклов (2 отказа), т.е. всего 3 отказа. Четвертый цикл был проведен для подтверждения достаточности для этих схем 3-х циклов.
Для выборки из 2-й партии воздействия 3-х циклов показало, что отказы произошли после 2-го цикла (2 отказа) и 3-го цикла (2 отказа), т.е. всего 4 отказа.
По полученным данным можно сделать вывод, что вторая партия менее надежная.
Источник информации
1. Патент РФ №2226698, G01R 31/26, опубл. 10.04.2004. Бюл. №10.
Способ сравнительной оценки надежности партий интегральных схем, в соответствии с которым на произвольных выборках интегральных схем из партий проводят измерение значений динамических параметров до и после воздействия различными по полярности напряжениям пяти электростатических разрядов, предельно допустимом по техническим условиям, и температурного отжига при допустимой максимальной температуре кристалла, отличающийся тем, что электростатические разряды подают на каждую из пар выводов интегральной схемы: вход - общая точка, выход - общая точка, питание - общая точка, вход - выход, количество циклов воздействия электростатических разрядов и температурного отжига составляет не менее трех, по количеству отказавших интегральных схем делают вывод о сравнительной надежности партий интегральных схем.
