Способ испытания на коррозионную стойкость интегральных схем
Владельцы патента RU 2527669:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам испытаний интегральных схем (ИС) на коррозионную стойкость. Сущность: перед испытанием ИС проводят проверку внешнего вида, электрических параметров и проверку герметичности, нагревают до температуры плюс 125°С со скоростью не более 100°С/мин, выдерживают при этой температуре 1 ч, резко охлаждают до минус 55°С со скоростью не более 100°С/мин, выдерживают при данной температуре 0,5 ч, плавно нагревают до плюс 2°С в течение 1 ч. и выдерживают в течение 0,5 ч. Проводят не менее 16 непрерывно следующих друг за другом циклов по 3 ч каждый. Технический результат: повышение объективности оценки наличия влаги внутри корпуса ИС. 1 ил.
Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам испытаний интегральных схем (ИС) на коррозионную стойкость вместо испытаний по контролю содержания паров воды внутри корпусов с помощью масс-спектрометра на заводах-изготовителях ИС.
Из техники известно, что даже в нормальных условиях при длительном хранении (как правило, от шести месяцев до нескольких лет) в отдельных схемах появляются отказы, связанные с разрушением алюминиевой металлизации на кристалле (коррозия) из-за появления загрязнения и влаги внутри корпуса.
Известен способ неразрушающего определения содержания влаги в подкорпусном объеме ИС [Патент РФ №2263369, H01L 81/66, G01R 3/18, опубл. 27.10.2005], по которому испытуемые ИС охлаждают от комнатной температуры до минус 65°С со скоростью не более 10°С в минуту, затем с той же скоростью нагревают до исходной температуры, при этом непрерывно при охлаждении и последующем нагревании измеряют влагочувствительный параметр и определяют точку росы в подкорпусном объеме газа. Рассчитывается давление газа в корпусе ИС при температуре точки росы и по номограмме определяется концентрация влаги в подкорпусном объеме газа. Недостатком способа является недостаточная точность определения концентрации влаги.
Изобретение направлено на повышение объективности оценки наличия влаги внутри корпусов ИС. Это достигается тем, что ИС, выдержавшие контроль электрических параметров и проверку внешнего вида перед испытанием, подвергаются воздействию не менее 16-ти непрерывно следующих друг за другом циклов по 3 ч: приведение приборов к исходному состоянию путем выведения влаги из внутренних элементов в подкорпусную атмосферу при Т=+125°С при нагреве корпуса не более 100°С/мин; активация поверхностной влаги с внутренних стенок корпусов при плюс 125°С в течение 1 часа; последующая конденсация влаги на внутренних элементах конструкции путем резкого снижения температуры до минус 55°С со скоростью не более 100°С/мин, выдержка при данной температуре в течение 0,5 ч; плавное повышение температуры с минус 55°С до минус 15°С в течение 0,5 ч для нагнетания влаги на кристалл; достижение самой низкой температуры на кристалле по сравнению с температурой остальных элементов конструкции изделия посредством нагревания крышки с помощью специального стенда от Т=-15°С до Т=+2°С в течение 30 мин с равномерной скоростью при подключении электрического режима; выдержка под электрическим режимом в течение 0,5 ч при поддержании температуры в камере, равной плюс 2°С, пока кристалл влажный; быстрый нагрев для испарения воды со стенок, возможно с взрывной силой для усиления переноса загрязняющего вещества со стенок на кристалл (не более 100°С/мин).Испытания должны проводиться согласно циклограмме, приведенной на рис. Затем необходимо провести контроль электрических параметров и проверку герметичности, а также вскрыть приборы и проверить наличие коррозионных разрушений.
Критерии приемки (отбраковки) по ОСТ 11 073. 013: схемы считают выдержавшими испытания, если после испытания внешний вид микросхем (без оценки стойкости маркировки) соответствует образцам внешнего вида или требованиям, изложенным в «Описании образцов внешнего вида», а электрические параметры и герметичность соответствуют требованиям, установленным в ТУ.
Кроме того, в связи с трудностями в обеспечении непрерывности циклирования, в методике введено допущение перерывов, что по факту является ужесточением, т.к. увеличивается время на прохождение коррозионных процессов.
Способ осуществляется следующим образом: выбрана партия ИС 1264ЕНЗАПИМ, отказавших при испытаниях в одном из циклов по содержанию влаги внутри корпуса со значениями более 6000 ppm (протокол №В41-11 от 12.04.2011). Микросхемы изготавливались без применения органических защитных покрытий кристалла и мест межсоединений.
В качестве стенда для изменения температур от Т=-15°С до Т=+2°С и поддержания температуры Т=+2°С использовался специальный стенд с регулировкой скорости подъема и поддержания температуры.
После воздействия температурных циклов, контроля электрических параметров и проверки герметичности приборы были разгерметизированы для контроля внешнего вида на наличие коррозионных разрушений по методу 405 - 1.1 ОСТ 11 073.013.
ИС 1264ЕРЗАПИМ из партии, забракованной по содержанию влаги в подкорпусном объеме масс-спектрометрическим методом (более 6000 ppm), испытания на коррозионную устойчивость выдержали.
Способ испытаний на коррозионную стойкость интегральных схем (ИС), в соответствии с которым перед испытанием ИС проводится проверка внешнего вида, электрических параметров и проверка герметичности, отличающийся тем, что ИС нагревают до температуры плюс 125°С со скоростью не более 100°С/мин, выдерживают при этой температуре 1 ч, резко охлаждают до минус 55°С со скоростью не более 100°С/мин, выдерживают при данной температуре 0,5 ч, плавно нагревают до плюс 2°С в течение 1 ч и выдерживают в течение 0,5 ч, подвергают воздействию не менее 16 непрерывно следующих друг за другом циклов по 3 ч.
