Устройство для контроля полупроводниковых изделий по вторым производным вольт-амперных и вольт-кулонных характеристик


 


Владельцы патента RU 2460083:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия" (RU)

Изобретение может быть использовано как в технологии изготовления ППИ, так и для анализа изделий у потребителей. Устройство для контроля полупроводниковых изделий по вторым производным вольт-амперных и вольт-кулонных характеристик содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП), электронно-вычислительную машину (ЭВМ), монитор, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), схему управления, блок формирования бигармонического сигнала, выход которого подключен к входу ППИ, а вход подключен к первому выходу схемы управления, управляемый источник напряжения (УИН), выход которого также подключен к входу ППИ, а вход подключен ко второму выходу схемы управления, блок измерений информационного сигнала, вход которого подключен к выходу ППИ, а выход соединен с входом АЦП. Изобретение позволит повысить чувствительность к выявлению скрытых дефектов и увеличить функциональные возможности контроля ППИ с использованием дополнительной первичной диагностической информации в виде второй производной вольт-кулонной характеристики. 1 ил.

 

Изобретение относится к области микроэлектроники, в частности к устройствам контроля и диагностики полупроводниковых изделий (ППИ), таких как диоды, транзисторы и интегральные схемы. Устройство может быть использовано как в технологии изготовления ППИ, так и для анализа изделий у потребителей.

Известно множество методов контроля качества и надежности ППИ (переходные характеристики, НЧ шум и др.). Преимуществом метода с использованием производных вольт-амперных характеристик (ВАХ) является относительная простота его реализации при высокой чувствительности к выявлению различных скрытых дефектов [1].

Наиболее близким аналогом является предлагаемое устройство в [2]. Структурная схема устройства для контроля производных ВАХ, предлагаемая в [2], содержит генератор линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН), исследуемое ППИ, источник питания, схему управления и запуска ГЛИН, преобразователь ток-напряжение, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), электронно-вычислительную машину (ЭВМ) и монитор. С помощью данной схемы фактически измеряется ВАХ исследуемого ППИ, а затем с помощью программы цифрового дифференцирования осуществляется пересчет в зависимости производных ВАХ с построением соответствующих графиков и выводом их на экран монитора.

Однако данное устройство имеет недостаток, к которому можно отнести невысокую чувствительность к выявлению скрытых дефектов. Указанный недостаток связан с методом определения производных ВАХ - вычислением по измеренной ВАХ. Использование в устройстве 12-16-разрядного АЦП не устраняет указанный недостаток, поскольку из-за наличия шумов первичная информация в виде ВАХ не может быть достоверно измерена с высокой точностью. Например, если удается измерить ВАХ с относительной погрешностью в 1%, то достоверную информацию будут содержать только старшие 7-8 разрядов АЦП, значения же остальных младших разрядов будут искажены шумами.

Цель изобретения - повышение чувствительности устройства к выявлению скрытых дефектов и увеличение его функциональных возможностей контроля ППИ с использованием дополнительной первичной диагностической информации в виде второй производной вольт-кулонной характеристики.

Указанная цель достигается тем, что дополнительно вводят блок формирования бигармонического сигнала, выход которого подключают к входу ППИ, а вход подключают к первому выходу схемы управления, управляемый источник напряжения (УИН), выход которого также подключают к входу ППИ, а вход подключают ко второму выходу схемы управления, блок измерений информационного сигнала, вход которого подключают к выходу ППИ, а выход соединяют с входом АЦП.

Предлагаемая блок-схема устройства лишена указанных недостатков и изображена на чертеже. Она состоит из блока формирования бигармонического сигнала 1, управляемого источника напряжения (УИН) 2, исследуемого ППИ 3, схемы управления 4, блока измерения информационного сигнала 5, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 6, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 7, электронно-вычислительной машины (ЭВМ) 8 и монитора 9.

Блок измерения информационного сигнала 5 осуществляет измерение амплитуды тока на разностной частоте и фазового сдвига относительно опорного сигнала, которые однозначно определяют вторые производных ВАХ и ВКХ (метод модуляционного дифференцирования). Далее осуществляется ввод данных измерений в ЭВМ 8 через АЦП 6, преобразующего аналоговую информацию в цифровой вид (использование 10-12-разрядного АЦП вполне обеспечивает достаточную точность измерений). Блок формирования бигармонического сигнала 1 формирует двухчастотный тестовый сигнал для ППИ 3. ЦАП 7 предназначен для управления процессом измерений. УИН 2 обеспечивает ступенчатое изменение постоянного напряжения смещения с целью снятия вторых производных ВАХ и ВКХ в некотором диапазоне напряжений. Схема управления 4 обеспечивает регулировку постоянного смещения и амплитуды двухчастотного сигнала. ЭВМ 8 в соответствии с написанной программой вычисляет значения вторых производных ВАХ и ВКХ, дифференциальные спектры изменения мощности и заряда, строит графики их зависимостей от постоянного напряжения смещения и выводит их на экран монитора 9.

Устройство работает следующим образом. На исследуемое ППИ 3 подается двухчастотный тестовый сигнал с блока формирования бигармонического сигнала 1. По команде с ЭВМ 8 через ЦАП 7 и схему управления 4 задается амплитуда двухчастотного сигнала и постоянное напряжение смещения УИН 2, которое также подается на ППИ 3. Значение силы тока через исследуемое изделие на разностной частоте, а также фазовый сдвиг по отношению к опорному входному сигналу регистрируются блоком измерений информационного сигнала 5, преобразуются в цифровую форму АЦП 6 и поступают в ЭВМ 8. В соответствии с написанной программой рассчитываются и строятся графики зависимостей вторых производных ВАХ и ВКХ от постоянного напряжения смещения и выводятся на экран монитора 9. Дополнительно рассчитываются и также выводятся на экран дифференциальные спектры изменения потребляемой изделием мощности и накопления заряда.

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, 1997 г., 390 с.

2. Устройство для контроля полупроводниковых изделий по производным вольт-амперных характеристик. Патент RU №2308732. - Опубл. 20.10.2007 г.

Устройство для контроля полупроводниковых изделий по производным вольт-амперных характеристик, состоящее из аналого-цифрового преобразователя (АЦП), выход которого соединен с входом электронно-вычислительной машины (ЭВМ), первый выход которой соединен с монитором, а второй выход с входом цифроаналогового преобразователя (ЦАП), выход которого подключен к входу схемы управления, отличающееся тем, что дополнительно введены блок формирования бигармонического сигнала, выход которого подключен к входу полупроводникового изделия (ППИ), а вход подключен к первому выходу схемы управления, управляемый источник напряжения (УИН), выход которого также подключен к входу ППИ, а вход подключен ко второму выходу схемы управления, блок измерений информационного сигнала, вход которого подключен к выходу ППИ, а выход соединен с входом АЦП.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники, к измерению электрофизических параметров (ЭФП) полупроводниковых транзисторных структур и может быть использовано для оценки качества технологического процесса при производстве твердотельных микросхем и приборов на основе МДП.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для бесконтактного определения времени жизни неравновесных носителей заряда в тонких полупроводниковых пластинках.

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано при исследовании как полупроводниковых материалов, так и полупроводниковых приборов, созданных на их основе.

Изобретение относится к технологии изготовления и способам тестирования МОП мультиплексоров. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к иридиевым сплавам для проволочной заготовки для штырей зонда. .

Изобретение относится к технологии изготовления и способам тестирования МОП мультиплексоров. .

Изобретение относится к устройствам, используемым в полупроводниковом производстве, и может быть применено для климатических испытаний готовых полупроводниковых приборов при одновременном измерении их электрических параметров.

Изобретение относится к методам определения коэффициента диффузии примесных атомов в полупроводнике и позволяет по данным вольт-фарадной характеристики p-n перехода и математической модели процесса диффузии, в результате которого создан p-n переход, определять концентрационные профили введенной в полупроводник примеси.

Изобретение относится к технике измерения электрических параметров полупроводниковых приборов и может быть использовано для контроля их качества. .

Изобретение относится к области измерительной техники, к измерению электрофизических параметров (ЭФП) полупроводниковых транзисторных структур и может быть использовано для оценки качества технологического процесса при производстве твердотельных микросхем и приборов на основе МДП.

Изобретение относится к контролю качества полупроводниковых приборов. .

Изобретение относится к измерительной технике, применяемой для измерения электрофизических параметров полупроводниковых материалов с использованием зондирующего электромагнитного излучения сверхвысокой частоты (СВЧ), и может быть применено для определения времени жизни неосновных носителей заряда в полупроводниковых пластинах и слитках бесконтактным СВЧ методом.

Изобретение относится к микроминиатюризации и технологии радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано для контроля параметров двуханодных стабилитронов при их производстве.

Изобретение относится к области технологии контроля радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано для контроля параметров двуханодных стабилитронов при их производстве.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для испытания безотказности электронных и иных устройств, модель отказов которых соответствует экспоненциальному закону.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. .

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано в технологии изготовления полупроводниковых структур, а также для анализа структур, оказавшихся у потребителя.

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано для контроля надежности металлизации, а именно металлической разводки, при производстве интегральных микросхем
Наверх