СПОСОБ СРАВНИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2013 года по МПК G01R31/26 

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых изделий ПЛИ (диодов, транзисторов и интегральных схем), и может быть использовано для сравнительной оценки надежности партий ПЛИ как на этапе производства, так и на входном контроле на предприятиях - изготовителях радиоэлектронной аппаратуры.

Известен способ сравнительной оценки надежности партий транзисторов [1], в соответствии с которым проводят выборочные испытания партий транзисторов воздействием электростатических разрядов. На каждый транзистор выборки подают электростатические разряды потенциалом вдвое большим, чем допустимый по техническим условиям, каждый раз повышая его на 20-30 В до появления параметрического или катастрофического отказа.

Недостаток данного способа - испытание является разрушающим. Представленное изобретение направлено на устранение этого недостатка и повышение функциональных возможностей способа.

Достоинством предложенного способа является то, что сравнительная оценка партий ПЛИ основывается на измерении среднего значения квадрата напряжения низкочастотного шумов $${\overline{U}}_{ш}^2$$ до и после воздействия электростатическим разрядом ЭСР. Значение $${\overline{U}}_{ш}^2$$ измеряется на частотах 160 Гц и 1000 Гц. Напряжение ЭСР равно допустимому значению по техническим условиям (подается на половину выборки), а половина допустимого значения на другую половину выборки.

Способ осуществляется следующим образом: от каждой партии одного типа (количество партий неограниченно) методом случайной выборки отбирают одинаковое количество изделий не менее 20 штук. У каждого из отобранных изделий проверяют значение $${\overline{U}}_{ш}^2$$ на частотах 160 Гц и 1000 Гц. Затем на половину отобранных изделий воздействуют ЭСР величиной, равной половине допустимой по техническим условиям, а на вторую половину - ЭСР величиной, равной допустимому значению. После воздействия ЭСР вновь проверяют значение $${\overline{U}}_{ш}^2$$ на частотах 160 и 1000 Гц. Для каждого изделия определяется параметр-показатель формы спектра γ до воздействия ЭСР и после по следующей формуле [2]:

$$\gamma =\frac{Lg\left(\frac{{\overline{U}}^2{}_{ш160}}{{\overline{U}}^2{}_{ш1000}}\right)}{Lg\left(\frac{1000}{160}\right)},$$

где $${\overline{U}}_{ш160}^2$$ и $${\overline{U}}_{ш1000}^2$$ - значения низкочастотного шума на частотах 160 и 1000 Гц соответственно. Из техники известно [2], чем меньше значение показателя γ, тем выше надежность изделий.

Способ был опробован на выборках по 20 шт. из двух партий ИС типа КТ209 (кремниевые маломощные, n-p-n-типа). После измерения $${\overline{U}}_{ш}^2$$ на частотах 160 Гц и 1 кГц подавалось по пять импульсов ЭСР на выводы: коллектор «+», эмиттер «-», по модели «тела человека» [3]. Типовые значения и изменение значения квадрата напряжения шума $${\overline{U}}_{ш}^2$$ до и после воздействия ЭСР представлено в таблице 1. Расчет значения коэффициента γ представлены в таблице 2.

Если по таблице 1 нельзя сказать о тенденциях по надежности партий, то по таблице 2 четко определяется, что партия 2 является более надежной.

Источники информации

1. Горлов М.И., Ануфриев Л.И., Достанко А.И., Смирнов Д.Ю. Диагностика твердотельных полупроводниковых структур по параметрам низкочастотного шума. - Минск, Интегралполиграф, 2006. 112 с.

2. Патент РФ N2226698, G01R 31/26, опуб. 10.04.2004, бюл. №10.

3. Горлов М.И., Емельянов А.В., Плебанович В.И. Электрические заряды в электронике. - Мн.: Бел.наука, 2006. - 295 с.

Таблица 1 Изменение значения квадрата напряжения шума $${\overline{U}}_{м}^2$$ до и после воздействия ЭСР Номер партии Значение $${\overline{U}}_{м}^2$$ , мВ², на частоте Значение ЭСР, В 160 Гц 1000 Гц до воздействия ЭСР после воздействия ЭСР до воздействия ЭСР после воздействия ЭСР 1 85 87 49 53 500 97 98 55 57 1000 2 93 93 68 72 500 104 106 69 72 1000

Таблица 2 Расчет значения коэффициента γ Номер партии Значение γ Значение ЭСР, В до воздействия ЭСР после воздействия ЭСР 1 0,3 0,27 500 0,31 0,3 1000 2 0,17 0,14 500 0,23 0,21 1000

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых изделий (ПИИ), и может быть использовано для сравнительной оценки надежности партий НИИ как на этапе производства, так и на входном контроле на предприятиях - изготовителях радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретения заключается в том, что на одинаковых выборках из сравниваемых партий НИИ одного типа проводят измерения значения квадрата напряжения шумов $${\overline{U}}_{ш}^2$$ на частотах 160 и 1000 Гц до и после воздействия электростатическими разрядами напряжением, допустимым по техническим условиям на половине выборки, а на второй половине ЭСР, равным половине допустимого значения. Для каждого изделия определяется параметр γ до воздействия ЭСР и после воздействия по следующей формуле:

$$\gamma =\frac{Lg\left(\frac{{\overline{U}}^2{}_{ш160}}{{\overline{U}}^2{}_{ш1000}}\right)}{Lg\left(\frac{1000}{160}\right)}$$

где $${\overline{U}}_{ш160}^2$$ и U² _ш1000 - значения низкочастотного шума на частотах 160 Гц и 1000 Гц соответственно, по значениям γ проводят сравнение партии изделий по надежности. Технический результат - повышение функциональных возможностей способа. 2 табл.

Способ сравнительной оценки надежности партий полупроводниковых
изделий, в соответствии с которым на произвольных одинаковых выборках из партий проводят измерения значений квадрата напряжения шумов $${\overline{U}}_{ш}{}^2$$ до и после воздействия электростатическим разрядом, отличающийся тем, что отбирают выборки не менее 20 изделий от партии, измерение $${\overline{U}}_{ш}{}^2$$ проводят на частотах 160 и 1000 Гц до и после воздействия электростатическим разрядом напряжением, равным половине допустимого по техническим условиям на половине выборки, а на второй половине электростатическим разрядом, равным допустимому значению, при этом для каждого изделия вычисляется значение коэффициента γ до воздействия и после воздействия электростатическим разрядом по следующей формуле
$$\gamma =\frac{Lg\left(\frac{{\overline{U}}^2{}_{ш160}}{{\overline{U}}^2{}_{ш1000}}\right)}{Lg\left(\frac{1000}{160}\right)},$$
где $${\overline{U}}_{ш160}^2$$ и $${\overline{U}}_{ш1000}^2$$ - значение низкочастотного шума на частотах 160 и 1000 Гц соответственно, и проводят сравнение партий полупроводниковых изделий по значениям коэффициента γ.