СПОСОБ РАЗБРАКОВКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ Российский патент 2005 года по МПК H01L21/66 G01R31/26 

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к области испытаний и контроля полупроводниковых приборов (ПП (диодов и транзисторов)), и может быть использовано для их разбраковки по потенциальной надежности, а также для повышения достоверности других способов разбраковки как в процессе производства, так и на входном контроле на предприятиях-изготовителях радиоэлектронной аппаратуры.

Известен способ разбраковки ПП с использованием различных внешних воздействий (повышенной и пониженной температуры, электрических нагрузок и т.п.), основанных на нагреве, охлаждении объекта испытаний, пропусканием электрического тока, с последующим измерением параметров [1].

Наиболее близким аналогом является способ отбраковки потенциально ненадежных интегральных микросхем (ИС) на биполярных структурах с помощью интегральной вольт-амперной характеристики [2]. Недостатком способа является то, что он позволяет отбраковывать ИС и биполярные транзисторы со скрытыми дефектами структур только из-за загрязнения поверхности кристалла изделия.

Изобретение направлено на увеличение достоверности разбраковки ПП и расширение функциональных возможностей без внесения неконтролируемых дефектов.

Это достигается тем, что на представительной выборке из партии ПП, которую необходимо разделить по надежности на две группы, измеряют ампер-шумовые характеристики, при малых значениях тока (например, до 1 мА) и по максимальному разбросу ампер-шумовых характеристик для измеренных приборов определяют значение тока, при котором разброс шум-фактора будет наибольшим, и находят среднее значение шум-фактора на этом токе .

Далее, измерив шум-фактор каждого прибора на найденном значении тока U² _ш, по критериям U² _ш ≥ U² _ш.cp, и U² _ш<U² _ш.cp, партию разделяют соответственно на менее надежные и надежные приборы.

Так как шум типа l/f при малых значениях тока перехода эмиттер-коллектор создает флуктуации концентрации зарядов на поверхности, флуктуации скорости поверхностной рекомбинации в области эмиттерного перехода и флуктуации поверхностной утечки по периметру коллекторного перехода [3], то, очевидно, применение ампер-шумовой характеристики дает более объективные результаты по разбраковке ПП по надежности, чем ВАХ.

Критерий отбраковки потенциально-ненадежных ПП находят следующим образом: из партии годных, т.е. соответствующих техническим условиям (ТУ) ПП, подлежащих разбраковке, отбирают представительную выборку приборов и для каждого прибора из выборки измеряют значение шум-фактора при различных значениях тока (до 1 мА, например 0.05, 0.1, 0.5, 1 мА), строят ампер-шумовые характеристики для максимального (как худшего) случая и минимального (наилучшего) случая. По ампер-шумовым зависимостям определяют значение тока, при котором расхождение между характеристиками для максимального и минимального случаев было бы наибольшим. Для этого значения тока находят среднее значение шум-фактора на приборах выборки. Затем на всех приборах партии измеряется шум-фактор на найденном значении тока. Приборы партии, имеющие при данном токе значение шум-фактора больше найденного среднего значения, относятся к первой группе - менее надежных приборов. Приборы со значением шум-фактора менее среднего значения относят ко второй группе - более надежных приборов.

Предлагаемый способ разбраковки был опробован на транзисторах КТ3102. Из партии транзисторов объемом более 500 штук, полностью соответствующих ТУ, было методом случайной выборки отобрано 20 транзисторов, на которых измерено значение шум-фактора при токах эмиттера, равных 0.05, 0.1, 0.5, 1 мА. Наихудшее значение шум-фактора наблюдалось у транзистора N9, наилучшее у транзистора N4. Построены ампер-шумовые характеристики для транзисторов N9, N4 (см. чертеж). Видно, что при токе 0.5 мА разность значений шум-фактора (Δ) у транзисторов наибольшая.

Для этого значения тока (0.5 мА) подсчитано среднее значение шум-фактора по данным 20 транзисторов. Оно равно 12.7 мВ². Тогда те транзисторы, у которых относят к первой группе, т.е. менее надежных транзисторов. Транзисторы со значением на токе 0.5 мА менее значения 12.7 мВ² относят ко второй группе, т.е. более надежных транзисторов.

Для подтверждения данного положения транзисторы 1 и 2-й групп были подвергнуты термотренировке в течение 100 ч при температуре 120±5°С. До и после испытаний проверялись обратные токи эмиттера и коллектора. Хотя значения обратных токов у транзисторов обеих групп не вышли за нормы технических условий, обратные токи транзисторов 1-й группы выросли в среднем в 3 раза по сравнению с начальными значениями, а у транзисторов 2-й группы не более чем в 1.1 раза.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР № 438947, G 01 г 31/26, опубликовано 1972 г.

2. РД 110682-89. Микросхемы интегральные. Методы неразрушающего контроля диагностических параметров. 1989. С.33-36.

3. Горлов М.И., Ануфриев Л. П., Бордюжа О.Л. Обеспечение и повышение надежности полупроводниковых приборов и интегральных схем в процессе серийного производства. - Минск: "Интеграл", 1997. - 390 с.

Использование: в микроэлектронике, в области испытаний и контроля полупроводниковых приборов. Сущность изобретения: на испытуемой выборке полупроводниковых приборов измеряют шум-фактор на значениях тока до 1 мА, строят ампер-шумовые характеристики для максимальных и минимальных значений, определяют значение тока, при котором разброс ампер-шумовых характеристик наибольший, подсчитывают среднее значение шум-фактора для данных значений тока. По величинам отклонения шум-фактора каждого прибора от среднего значения при данном токе производят разбраковку партии приборов по надежности. Техническим результатом изобретения является увеличение достоверности разбраковки полупроводниковых приборов и расширение функциональных возможностей без внесения неконтролируемых дефектов. 1 ил.

Способ разбраковки полупроводниковых приборов, в соответствии с которым у полупроводниковых приборов измеряют шум-фактор, отличающийся тем, что шум-фактор измеряют при значениях тока, устанавливаемого на представительной выборке приборов по максимальному значению разброса ампер-шумовых характеристик, снятых при значениях тока до 1 мА, и по сравнению измеренного шум-фактора каждого прибора со средним значением шум-фактора, определенном на приборах выборки, партию приборов разделяют на менее надежные и надежные.