СПОСОБ ВЫБОРОЧНОГО КОНТРОЛЯ НАДЕЖНОСТИ ТРАНЗИСТОРОВ В ПАРТИИ Российский патент 2003 года по МПК G01R31/26 

Изобретение относится к области тестирования и измерения параметров полупроводниковых приборов и может быть использовано для контроля надежности транзисторов по критериям: стойкость к электростатическому разряду (ЭСР) и температурному отжигу, а также для повышения достоверности других способов контроля и отбраковки как в процессе производства, так и на входном контроле на предприятиях-производителях радиоэлектронной аппаратуры.

Известен метод разбраковки полупроводниковых транзисторов по величине токов утечки после воздействия импульсного тока высокой плотности [1]. Недостатком данного способа является необходимость испытания приборов током стрессовой плотности, предельной для начала электромиграции алюминиевой металлизации на кристалле, которая приводит в свою очередь к катастрофическому отказу испытуемых транзисторов.

Изобретение направлено на упрощение и ускорение процесса отбраковки транзисторов за счет неразрушающего выборочного контроля надежности и простоты обработки полученных результатов.

Это достигается тем, что в способе выборочного контроля надежности, в соответствие с которым объект испытаний (транзистор) подвергают воздействию внешних факторов, производят расчет относительного изменения информативного параметра, получают так называемые коэффициенты изменения, по величине которых делают вывод о степени надежности транзистора и вероятности возможного отказа.

Последовательность действий при осуществлении данного способа контроля надежности транзисторов следующая.

Этап 1. Перед началом испытаний производят замер информативного параметра транзисторов, который должен по возможности наиболее полно характеризовать функционирование транзистора и значительно изменяться под воздействием однократного импульса электростатического разряда. Рекомендуется в качестве информативного параметра выбирать обратный ток какого-либо перехода транзистора I_нач.

Этап 2. Испытания начинают с воздействия единичного импульса ЭСР. Напряжение ЭСР выбирают величиной в два раза выше допустимого по техническим условиям для данного вида транзисторов потенциала ЭСР. Затем производят замер информативного параметра 1_ЭСР и рассчитывают первый коэффициент изменения

Этап 3. Транзисторы подвергают хранению при температуре 25-10^oC в течение трех-семи дней, производят замер информативного параметра I_xp.

Этап 4. Транзисторы подвергают отжигу дефектов при температуре 100-125^oC в течение одного часа, производят замер информативного параметра I_отж и рассчитывают второй и третий коэффициенты изменения

Этап 5. О степени надежности судят по величине коэффициентов изменения. Критическое значение коэффициентов изменения (максимально или минимально допустимое значение коэффициента) устанавливается экспертным путем для каждого типа транзисторов. Для определения критического значения коэффициентов изменения следует провести несколько циклов типа "ЭСР-отжиг" в последовательности, указанной в п.1-4, и выявить каковы значения этих коэффициентов у отказавших и сохранивших работоспособность приборов.

Предлагаемый способ контроля надежности был опробован на транзисторах типа КТ312 (маломощные биполярные транзисторы n-р-n-типа). Для эксперимента было отобрано по одному транзистору из 14 партий.

В качестве информативного параметра использовался обратный ток эмиттерного перехода I_ЭБо, изменение которого производилось с точностью 0,001 мкА. Максимально допустимое значение этого параметра по ТУ составляет 10 мкА.

Воздействие ЭСР осуществлялось напряжением U_ЭСР=5000 В. При этом напряжении ЭСР U_ЭСР на первом цикле испытаний происходит изменение информативного параметра в пределах норм, указанных в ТУ, и катастрофических отказов не наблюдается.

Хранение приборов проводилось в течение пяти дней в нормальных условиях, отжиг - при температуре Т=100^oС в течение одного часа.

В таблице 1 приведены абсолютные значения информативного параметра и рассчитанные коэффициенты изменения для первого цикла испытаний. Для подтверждения правильности выбора критических значений коэффициентов изменения k₁ ^max= 200, k₂ ^min= 0,7, k₃ ^min=0,5 было произведено дополнительно еще четыре цикла типа "ЭСР-отжиг" в последовательности, описанной в п.1-4 (таблица 2).

Транзисторы, для которых значения коэффициентов изменения выходили за пределы указанных критических величин (в таблице 1 выделены жирным шрифтом), отказали на последующих циклах испытаний (таблица 2). Таким образом, подтверждено, что транзисторы под номерами 3, 6, 7, обладают низкой надежностью.

Источник информации
1. Пат. России 2098839 С1, 6 G 01 R 31/26, опубл. 1997.

Способ выборочного контроля надежности транзисторов в партии относится к области электротехники и может быть использован для контроля надежности транзисторов по критериям стойкости к электростатическому разряду (ЭСР) и температурному отжигу, а также для повышения достоверности других способов контроля и отбраковки как в процессе производства, так и на входном контроле на предприятиях-изготовителях радиоэлектронной аппаратуры. Сущность способа заключается в том, что на какой-либо переход транзистора осуществляют воздействие типа "ЭСР-отжиг" и по величине коэффициентов изменения информативного параметра, например обратного тока какого-либо перехода выбранного транзистора, делают вывод о степени надежности транзисторов в партии. Способ отличается от аналогов тем, что на транзисторы подают импульсы ЭСР напряжением в два раза выше допустимого по техническим условиям потенциала, отжиг дефектов производят сначала при температуре 25±10^oС в течение трех-семи дней, затем - при температуре 100÷l25^oC в течение одного часа. Техническим результатом предложенного изобретения является упрощение и ускорение процесса отбраковки транзисторов за счет неразрушающего выборочного контроля надежности и простоты обработки полученных результатов. 2 табл.

Способ выборочного контроля надежности транзисторов в партии, в соответствии с которым на какой-либо переход транзистора осуществляют воздействие внешнего фактора, например, подают импульсы электростатического разряда, отличающийся тем, что эти импульсы подают напряжением, в два раза превышающим допустимый по техническим условиям на транзисторы потенциал, после чего отжиг дефектов производят сначала при температуре 25±10^oС в течение трех-семи дней, далее - при температуре 100÷125^oС в течение одного часа, затем по предложенным формулам рассчитывают коэффициенты изменения информативного параметра, по величине которых делают вывод о степени надежности транзистора.