СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ ПО СТАБИЛЬНОСТИ ОБРАТНЫХ ТОКОВ Российский патент 2004 года по МПК G01R31/26 

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к обеспечению качества и надежности полупроводниковых приборов, и может быть использовано для разделения партии биполярных транзисторов как на этапе производства, так и применения.

Известен способ [1], применимый для разделения партии транзисторов по величине токов утечки, состоящий в том, что на транзисторы воздействуют импульсом тока высокой плотности.

Недостатки данного способа: необходимость испытания приборов током стрессовой плотности, предельной для начала электромиграции алюминиевой металлизации на кристалле, которая в дальнейшем может привести к катастрофическому отказу испытуемых транзисторов.

Наиболее близким аналогом является способ [2], применимый для разделения ИС по надежности и включающий воздействие электростатического разряда (ЭСР) и последующий отжиг дефектов, однако он не позволяет отбирать биполярные транзисторы по стабильности обратных токов.

Изобретение направлено на устранение указанных недостатков, а именно: в предлагаемом способе отсутствует воздействие током стрессовой плотности и он позволяет разделять биполярные транзисторы по стабильности обратных токов (токов утечки).

Это достигается тем, что в предлагаемом способе разделения партии транзисторов по стабильности обратных токов (токов утечки) на транзисторах партии проводится контроль обратных токов (токов утечки) до воздействия электростатических разрядов (ЭСР), после воздействия трех циклов ЭСР и после термического отжига, по результатам измерений вычисляется коэффициент, характеризующий стабильность обратных токов транзисторов.

Способ осуществляют следующим образом. На первом этапе проводится контроль обратных токов (токов утечки) транзистора.

На втором этапе проводится воздействие трех циклов ЭСР. Воздействие ЭСР осуществляют по модели тела человека [3] (емкость накопительного конденсатора и сопротивление составляет соответственно 100 пФ и 1,5 кОм) на наиболее нестойкий для транзистора переход эмиттер-база. Величина ЭСР равна допустимому по техническим условиям (ТУ) потенциалу. Количество разрядов равно: пять одной полярности и пять другой, что принимается за один цикл.

На третьем этапе, после контроля обратных токов (токов утечки) транзисторов, проводится отжиг в течение 1-4 часов при температуре 70-150°С, после которого снова проводят контроль обратных токов (токов утечки).

ЭСР величиной в пределах допустимого потенциала вносит некоторые изменения в концентрацию поверхностных состояний и в механические напряжения различных приповерхностных слоев (оксид кремния, алюминий, кремний). Повторение воздействий приводит к увеличению этих изменений и тем больше, чем меньше стабильность поверхностных состояний, которая отражается на величине обратных токов или токов утечки. Отжиг приводит к релаксации изменений. Количество циклов, равное трем, взято из экспериментальных данных. При этом ЭСР не вносит необратимых изменений в структуру перехода, воздействуя только на поверхность.

Далее вычисляется коэффициент, характеризующий надежность транзисторов:

где I_{о нач}, I_оЭСР, I_оотж - соответственно начальное, после трех циклов ЭСР и после отжига значение обратного тока (тока утечки) транзисторов.

По величине этого коэффициента судят о стабильности обратного тока и надежности транзисторов. Более высокую надежность будет иметь та партия транзисторов, у которой этот коэффициент равен или близок к нулю.

Предложенный способ сравнительной оценки партии транзисторов был апробирован на партии (22 шт.) транзисторов типа КТ639А. Допустимый потенциал по ТУ составляет 1000 В. Отжиг проводился при температуре 100°С в течение одного часа. Результаты испытаний представлены таблице (для сравнения в таблице приведены значения обратных токов после каждого цикла ЭСР).

Из анализа данных, представленных в таблице, можно сделать следующие выводы:

- у транзисторов №№2, 3, 5, 8, 9, 14-16, 20 обратный ток более стабилен и они будут более надежными при эксплуатации;

- по данным на транзисторы №№1-3, 6, 7, 9, 18 видна необходимость проведения трех циклов ЭСР при сравнении значений обратных токов после каждого цикла ЭСР.

Источники информации

1. Патент России №2098839, G 01 R 31/26, опубл. 1997.

2. Патент России №2146827, G 01 R 31/26, опубл. 2000.

3. ОСТ 11 073.013-83. Микросхемы интегральные. Методы испытаний. Часть 7.

Способ предназначен для разбраковки партии биполярных транзисторов по стабильности обратных токов (токов утечки) как на этапе производства, так и на этапе их применения. Проводят контроль начального значения обратного тока. Затем проводят испытание транзистора тремя циклами электростатических разрядов. Измеряют значение обратного тока после воздействия электростатического разряда. Проводят измерение начального обратного тока, обратного тока после воздействия трех циклов электростатических разрядов и после термического отжига. Потенциал электростатического разряда задают равным допустимому по техническим условиям потенциалу. По результатам измерений вычисляют коэффициент, характеризующий стабильность обратных токов. 1 табл.

Способ разделения биполярных транзисторов по стабильности обратных токов, в соответствии с которым проводят испытание на электростатический разряд потенциалом электростатического разряда, указанным в технических условиях, путем подачи последовательности импульсов на выводы транзистора, измерение обратных токов (токов утечки), термический отжиг при максимально допустимой температуре, отличающийся тем, что испытание электростатическими разрядами проводят циклами, вычисляют коэффициент, по величине которого судят о стабильности обратных токов транзисторов.