СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНО НЕСТАБИЛЬНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ Российский патент 2004 года по МПК G01R31/26 H01L21/66 

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к обеспечению качества и надежности полупроводниковых приборов за счет определения потенциально нестабильных полупроводниковых приборов, и может быть использовано как на этапе производства, так и применения.

Наиболее близким к заявленному является способ определения потенциально нестабильных полупроводниковых приборов [1], состоящий в том, что после измерения интенсивности шумов в эксплуатационном режиме пропускают через прибор импульс тока, в 1,5-5 раз превышающий по амплитуде предельно допустимое значение в установившемся режиме, а затем вновь измеряют интенсивность шума. По относительной величине изменения интенсивности шума определяют потенциальную нестабильность полупроводниковых приборов, используя соотношение:

где и - значения интенсивности шума до и после подачи импульса тока.

Недостатком способа является подача импульса, в 1,5-5 раз превышающего по амплитуде предельно допустимое значение по техническим условиям на прибор, что может вызвать необратимые изменения в структуре прибора, которые могут привести к недостаточной достоверности результатов и к преждевременным отказам приборов в эксплуатации, например по дефекту "прокол базы".

Изобретение направлено на повышение достоверности и расширение функциональных возможностей. Это достигается тем, что производится отжиг до полного восстановления замеряемого параметра.

Способ осуществляется следующим образом.

На представительной выборке полупроводниковых приборов одного типа проводили измерение интенсивности шума до и после воздействия на прибор допустимым по техническим условиям потенциалом электростатического разряда (ЭСР) и при последующем изотермическом или изохронном отжиге при температуре от 70 до 150°С в течение 5-6 часов после каждого часа отжига. После чего находили коэффициенты нестабильности параметров прибора по соотношению

для каждого часа отжига.

По результатам оценки коэффициента К на представительной выборке определяют оптимальное время отжига, то есть время, когда значение коэффициента становится равным нулю, то есть параметр после отжига становится равным начальному. Найденное оптимальное время отжига затем принимается для всех приборов данного типа.

Высокая степень достоверности определяется тем, что термическим отжигом достигается полное восстановление параметров, изменение которых при воздействии ЭСР связано с изменением концентрации носителей на поверхности кристалла, и невосстановление параметров, если имеются необратимые дефекты на поверхности и в объеме кристалла.

Установлением значения коэффициента К, отличного от нуля, или временем отжига при изохронном воздействии температуры можно выделить группу приборов, отличающихся от приборов потенциально стабильных меньшим уровнем качества.

Пример осуществления способа.

Брали транзисторы типа КТ3102 в количестве 10 штук. Замеряли шумы, производили воздействие ЭСР и сразу замерили шумы. После чего производили для 5 транзисторов изотермический отжиг, а для второй партии изохронный отжиг. При этом замеряли уровень шумов после каждого часа отжига. Эксперимент продолжали до тех пор, пока не произошло полное восстановление замеряемого параметра (для изотермического отжига это 5 часов, для изохронного отжига 6 часов). Результаты эксперимента на транзисторах типа КТ3102 показаны в табл. 1 (для изотермического отжига в течение 5 часов при температуре 100°С) и 2 (для изохронного отжига в течение 6 часов, начиная с 75 до 150°С через 15°С), а рассчитанные по ним значения F и К представлены в табл. 3 и 4.

Таким образом, по предлагаемому способу при изотермическом отжиге по данным табл. 3 оптимальное время отжига устанавливается 3 часа при температуре отжига 100°С. При этом транзисторы 3, 4, 5 считаются потенциально стабильными, а транзисторы 1, 2 - потенциально нестабильными.

При изохронном отжиге по данным табл. 4 оптимальное время отжига устанавливается 6 часов. При этом транзисторы 6, 8, 9, 10 считаются потенциально стабильными, а транзистор 7 - потенциально нестабильным.

Воздействие ЭСР осуществлялось по модели "тела человека", напряжением 1500 В по 5 импульсов (Б+Э-). Измерение шумов проводилось на установки прямого измерения, на частоте 1000 Гц.

Источники информации

Авторское свидетельство СССР, N 490047, G 01 R 31/26, 1976.

Использование: обеспечение качества и надежности партий полупроводниковых приборов за счет определения потенциально нестабильных приборов как на этапе производства, так и применения. Сущность: на представительной выборке полупроводниковых приборов одного типа проводят измерение шума до и после воздействия электростатическим разрядом (ЭСР) допустимого по техническим условиям потенциала. Затем проводят изотермический или изохронный отжиг электростатических дефектов в диапазоне температур 70-150°С, в течение времени, необходимого для восстановления первоначальных параметров. Технический результат изобретения - повышение достоверности и расширение функциональных возможностей. 4 табл.

Способ определения потенциально нестабильных полупроводниковых приборов путем измерения интенсивности шумов до и после воздействия электростатическим разрядом с потенциалом, допустимым по техническим условиям, и отжига, отличающийся тем, что процесс изотермического или изохронного отжига электростатических дефектов проводят до восстановления первоначальных параметров при температуре 70-150°С.