СПОСОБ ОТБРАКОВКИ НЕНАДЕЖНЫХ МАЛОМОЩНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ Российский патент 2005 года по МПК G01R31/26 H01L21/66 

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к обеспечению качества и надежности транзисторов за счет определения потенциально нестабильных транзисторов. Изобретение может быть использовано на этапе серийного производства полупроводниковых изделий, а также на входном контроле при производстве радиоаппаратуры.

Общими техническими условиями (ОТУ) на полупроводниковые приборы [1] предусмотрено обязательное использование в технологическом процессе изготовления электротермотренировки (ЭТТ) в течение 48-168 часов в зависимости от уровня качества приборов.

Известны диагностические методы [2, 3], которые заменяют длительную и дорогостоящую электротермотренировку [2, 3]. Однако их достоверность оказывается недостаточной.

Наиболее близким аналогом являются способ контроля полупроводниковых приборов [4], применяемый для обеспечения качества элементов конструкции мощных транзисторов и тиристоров, включающий пропускание через испытуемый прибор импульсов прямого тока длительностью большей, чем тепловая постоянная полупроводникового кристалла, но меньшей, чем тепловая постоянная прибора, при этом дополнительно пропускают серию импульсов тока длительностью меньшей, чем тепловая постоянная полупроводникового кристалла, постепенно увеличивая в обоих случаях их амплитуду до тех пор, пока величина термочувствительного параметра, измеряемого по окончании каждого импульса, не достигнет значения, предварительно измеренного при некоторой фиксированной температуре, и по разнице амплитуд мощности, соответствующих импульсам различной длительности, определяют качество контактных соединений.

Недостатком метода является отсутствие стандартных методик и аппаратуры измерения параметров “постоянная времени кристалла” и “постоянная времени прибора”, необходимость установления эталонного образца, значительная трудоемкость и применение способа для отбраковки только мощных приборов.

Изобретение направлено на устранение указанных недостатков, а именно: сокращение времени испытаний, необходимость сравнения с эталонными образцами.

Это достигается тем, что в предлагаемом способе транзисторы подвергают воздействию серии импульсов тока коллектора с заданными параметрами.

Способ осуществляют следующим образом. В процессе испытаний транзисторов проводится воздействие на транзисторы серии импульсов, при этом амплитуда импульсного тока задается величиной 0,9-0,95 допустимого, время импульса 1-2 секунд и до 10 количество импульсов. Затем производится измерение параметров на соответствие техническим условиям, по результатам которых делается вывод о надежности транзистора.

Прохождение через транзистор импульса тока большой плотности, но допустимой по конструкции, вызывает кратковременный разогрев кристалла и токоведущих частей до высокой температуры (порядка 250°С), что приводит к следующему:

выравниванию механических напряжений в кристалле;

изменению характера раздела между различными слоями структуры;

изменению рекомбинационной активности границ раздела;

повышенному выделению энергии на различных дефектах структуры и материала, что приводит к необратимым изменениям электрических параметров;

ускорению реакции Al-SiO₂-Si за счет диффузии алюминия в отверстия малого диаметра в оксиде SiO₂ и проявлению за счет этого дефекта оксида и другим процессам.

Предлагаемый метод позволяет испытывать каждый транзистор индивидуально с проверкой электрических параметров непосредственно после окончания испытания.

На основании полученных экспериментально результатов и проведенных расчетов был предложен для маломощных кремниевых биполярных транзисторов следующий режим кратковременной тренировки импульсным током большой плотности: амплитуда импульсного тока коллектора равна 0,8 А; время импульса - 1-2 с; скважность импульсов - 1,5-2; количество импульсов до 5.

Проверка эффективности на транзисторах 2Т312 предлагаемого метода по сравнению с ЭТТ показала, что если после ЭТТ отказывало от 0,1 до 0,8% транзисторов, то после предлагаемого - от 0,4 до 2,4%.

Проведение ЭТТ после проверки транзисторов предлагаемым методом не отбраковало дополнительное количество транзисторов, проведение же предлагаемого метода на транзисторах, прошедших ЭТТ, дополнительно отбраковало до 1,6% транзисторов.

Таким образом, предлагаемый метод при большой экономии времени, площадей, затрат позволяет и более эффективно отбраковывать потенциально ненадежные транзисторы.

Источники информации

1. ГОСТ В 28146-89. Приборы полупроводниковые. Общие технические условия.

2. А.С. СССР 446854, МКИ G 01 R 31/26, опубл. 1975.

3. А.С. СССР 1430913, МКИ G 01 R 31/28, опубл. 1988.

4. А.С. СССР 706796, МКИ G 01 R 31/26, опубл. 1979.

Использование: изобретение относится к микроэлектронике, а именно к обеспечению качества и надежности транзисторов за счет определения потенциально нестабильных транзисторов. Изобретение может быть использовано на этапе серийного производства полупроводниковых изделий, а также на входном контроле при производстве радиоаппаратуры. Сущность: способ отбраковки ненадежных маломощных транзисторов, включающий пропускание через испытуемый прибор серии импульсов прямого тока коллектора и измерение электрических параметров на соответствие техническим условиям, отличается тем, что амплитуда импульсного тока задается величиной 0,9-0,95 допустимого, время импульса 1-2 секунд и до 10 - количество импульсов. Технический результат изобретения: сокращение времени испытаний, повышение эффективности и исключение необходимости сравнения с эталонным образцом.

Способ отбраковки ненадежных маломощных транзисторов, включающий пропускание через испытуемый прибор серии импульсов прямого тока коллектора и измерение электрических параметров на соответствие техническим условиям, отличающийся тем, что амплитуда импульсного тока задается величиной 0,9-0,95 допустимого, время импульса 1-2 с и до 10 количество импульсов.