СПОСОБ СРАВНИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ ПО НАДЕЖНОСТИ ПАРТИЙ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ Российский патент 2015 года по МПК G01R31/26 

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых интегральных схем (ИС), и может быть использовано для сравнительной оценки надежности партий ИС как в процессе производства, так и при входном контроле на предприятии-изготовителе радиоэлектронной аппаратуры.

Известен способ сравнительной оценки надежности партий полупроводниковых изделий (ППИ) [1], в соответствии с которым на ППИ осуществляется механическое воздействие и воздействие ЭСР при значениях, максимально допустимых по ТУ, а сравнение партий ППИ по надежности осуществляют, сравнивая минимальные, средние и максимальные значения информативного параметра до и после испытаний.

За основу взят способ сравнительной оценки надежности партий ИС [2], в соответствии с которым на произвольных выборках ИС из партий проводят измерение значений динамических параметров до и после воздействия различных по полярности напряжения пяти электростатических разрядов (ЭСР), предельно допустимых по техническим условиям (ТУ), и температурного отжига при допустимой максимальной температуре кристалла, а ЭСР подают на каждую из пар выводов ИС: вход - общая точка, выход - общая точка, питание - общая точка, вход-выход, количество циклов воздействия ЭСР и температурного отжига составляет не менее трех, по количеству отказавших ИС делают вывод о сравнительной надежности партий ИС.

Недостаток способа - трудоемкость испытаний. Изобретение направлено на устранение данного недостатка.

Предложенный способ сравнительных испытаний на надежность партий ИС основывается на измерении информативного параметра Х в исходном состоянии, после воздействия на ИС пяти импульсов ЭСР обеих полярностей потенциалом, предельно допустимым по ТУ, после хранения в течение 72 часов при нормальных условиях (атмосферном давлении, температуре Т=22±5°С), после термического отжига при температуре Т_отж=100°С в течение 2 часов и сравнении трех величин: Δ₁=Х_нач-Х_ЭСР, Δ₂=X_ЭСР-X_xp, Δ₃=Х_хр-Х_отж, где Х_нач - значение информативного параметра в начале измерений (в исходном состоянии), Х_ЭСР - значение информативного параметра после воздействия ЭСР, Х_хр - значение информативного параметра после хранения в течение 72 часов, Х_отж - значение информативного параметра после термического отжига при температуре Т=100°С.

Способ осуществляется следующим образом: от партий ИС (количество партий неограниченно, ИС должны быть однотипными) методом случайной выборки отбирают одинаковое количество изделий (не менее 10 от каждой партии) и измеряют значение информативного параметра. Затем на каждую ИС всех выборок подают пять ЭСР одной и пять ЭСР другой полярности потенциалом, максимально допустимым по ТУ. Воздействию ЭСР должны подвергаться следующие выводы ИС: питание - общая точка, вход - питание, выход - питание, вход-выход. Затем измеряют значение информативного параметра. Далее все ИС хранят в нормальных условиях в течение 72 часов. Измеряют значение информативного параметра. Проводят термический отжиг всех ИС при температуре Т=100°С. Измеряют значение информативного параметра. Далее для каждой ИС находят значения величин Δ₁, Δ₂, Δ₃. По значениям Δ₁, Δ₂, Δ₃ судят о сравнительной надежности партий ИС.

Способ был опробован на выборках из двух партий ИС типа К155ЛЕ1 (четыре логических элемента 2ИЛИ-НЕ, выполненные по ТТЛ технологии с окисной изоляцией карманов). Из каждой партии ИС методом случайной выборки было отобрано по 10 ИС. В качестве информативного параметра было выбрано среднеквадратичное значение напряжения низкочастотного шума (НЧШ) $$\overline{U_{Ш}^2}$$ . На каждой ИС было измерено значение шумового напряжения $$\overline{U_{ШНАЧ}^2}$$ по выводам питание - общая точка (выводы 14-7). Измерение НЧШ проводилось при токе 7,5 мА, с полосой частот 200 Гц, при центральной частоте 1000 Гц. Затем ИС подвергались воздействию ЭСР потенциалом 200 В. Воздействие проводилось следующим образом. ЭСР подавался на следующие выводы ИС: питание - общая точка (выводы 14-7), вход - питание (выводы 2-14), выход - питание (выводы 1-14), вход-выход (выводы 1-2). Сначала подавалось пять ЭСР одной полярности, затем пять ЭСР другой полярности. После этого замеряли среднеквадратичное значение напряжения НЧШ после ЭСР $$\overline{U_{ШЭСР}^2}$$ . Далее ИС хранились в нормальных условиях в течение 72 часов. Замеряли среднеквадратичное значение напряжения НЧШ после хранения $$\overline{U_{ШХР}^2}$$ . Провели термический отжиг всех ИС при температуре Т=100°С. Замеряли среднеквадратичное значение напряжения НЧШ после ЭСР $$\overline{U_{ШОТЖ}^2}$$ . Далее Для каждой ИС нашли значения величин $${\Delta }_1=\overline{U_{ШНАЧ}^2}-\overline{U_{ШЭСР}^2}$$ , $${\Delta }_2=\overline{U_{ШЭСР}^2}-\overline{U_{ШХР}^2}$$ , $${\Delta }_3=\overline{U_{ШХР}^2}-\overline{U_{ШОТЖ}^2}$$ . Результаты измерения величин среднеквадратичного значения напряжения НЧШ, а также значения величин Δ₁, Δ₂, Δ₃ представлены в таблице 1 (для выборки из партии 1) и в таблице 2 (для выборки из партии 2).

Таблица 1 Результаты испытания выборки из партии 1   $$\overline{U_{ШНАЧ}^2}$$ , мкВ² $$\overline{U_{ШЭСР}^2}$$ , мкВ² $$\overline{U_{ШХР}^2}$$ , мкВ² $$\overline{U_{ШОТЖ}^2}$$ , мкВ²       № ИС Δ₁ Δ₂ Δ₃         1 14,48 14,61 14,46 14,48 -0,13 0,15 -0,02 2 14,19 14,30 14,29 14,26 -0,11 0,01 0,03 3 14,81 14,9 14,88 14,86 -0,09 0,02 0,02 4 14,68 14,76 14,79 14,79 -0,08 -0,03 0 5 14,4 14,65 14,41 14,34 -0,25 0,24 0,07 6 14,68 14,76 14,7 14,72 -0,08 0,06 -0,02 7 14,27 14,34 14,34 14,39 -0,07 0 -0,05 8 14,43 14,69 14,38 14,47 -0,26 0,31 -0,09 9 14,52 14,60 14,58 14,56 -0,08 0,02 0,02 10 14,48 14,64 14,64 14,66 -0,16 0 -0,02

Таблица 2 Результаты испытаний выборки из партии 2   $$\overline{U_{ШНАЧ}^2}$$ , мкВ² $$\overline{U_{ШЭСР}^2}$$ , мкВ² $$\overline{U_{ШХР}^2}$$ , мкВ² $$\overline{U_{ШОТЖ}^2}$$ , мкВ²       № ИС Δ₁ Δ₂ Δ₃         1 14,23 14,48 14,32 14,33 -0,25 0,16 -0,01 2 14,28 15,07 14,99 14,45 -0,79 0,08 -0,54 3 14,15 14,29 14,30 14,26 -0,14 -0,01 0,04 4 14,11 14,48 14,48 14,22 -0,37 0 0,26 5 14,18 14,31 14,22 14,24 -0,13 0,09 -0,02 6 14,22 14,37 14,30 14,29 -0,15 0,07 0,01 7 14,4 14,65 14,66 14,59 -0,25 -0,01 0,07 8 14,29 14,32 14,30 14,29 -0,03 0,02 0,01 9 14,46 14,59 14,46 14,40 -0,13 0,13 0,06 10 14,21 14,35 14,34 14,36 -0,14 0,01 -0,02

Из таблиц видно, что для каждой ИС величины Δ₁, Δ₂, Δ₃ могут иметь как отрицательные, так и положительные значения, причем Δ₁ всегда отрицательна. Величины Δ₂, Δ₃ могут быть как положительны, так и отрицательны. В первой выборке общее число отрицательных значений величин Δ₂ и Δ₃ девять (ноль считаем за отрицательное значение). Во второй выборке общее число отрицательных значений величин Δ₂ и Δ₃ семь. Таким образом, общее число отрицательных значений величин Δ₁, Δ₂, Δ₃ в первой выборке больше, чем во второй. На основании этого делаем вывод, что вторая партия более надежна, чем первая.

Источники информации

1. Патент РФ №2381514, G01R 31/26, опубл. 10.02.2010.

2. Патент РФ №2386975, G01R 31/26, опубл. 20.04.2010.

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых интегральных схем (ИС). Сущность: из партий ИС методом случайной выборки отбирают одинаковое количество изделий (не менее 10 от каждой партии) и измеряют значение информативного параметра. Затем на каждую ИС всех выборок подают пять ЭСР одной и пять ЭСР другой полярности потенциалом, максимально допустимым по ТУ. Воздействию ЭСР должны подвергаться следующие выводы ИС: питание - общая точка, вход - питание, выход - питание, вход - выход. Затем измеряют значение информативного параметра. Далее все ИС хранят в нормальных условиях в течение 72 часов. Измеряют значение информативного параметра. Проводят термический отжиг всех ИС при температуре Т=100°С. Измеряют значение информативного параметра. Далее находят значения величин Δ₁, Δ₂, Δ₃ для каждой ИС. По значениям Δ₁, Δ₂, Δ₃ судят о сравнительной надежности партий ИС. 2 табл.

Способ сравнительных испытаний на надежность партий интегральных схем, в соответствии с которым на произвольных одинаковых выборках из партий, составляющих не менее 10 интегральных схем, проводят измерение среднеквадратичного значения напряжения низкочастотного шума до и после воздействия пятью электростатическими разрядами (ЭСР) обеих полярностей потенциалом, предельно допустимым по ТУ, на выводы «питание - общая точка», «вход - питание», «выход - питание», после хранения в нормальных условиях в течение 72 часов и после температурного отжига в течение 2 часов при температуре 100°С, отличающийся тем, что после измерений для каждой ИС находят значения величин Δ₁=Х_нач-Х_ЭСР, Δ₂=Х_ЭСР-Х_хр, Δ₃=Х_хр-Х_отж, где Х_нач - среднеквадратичное значение напряжения низкочастотного шума до воздействия ЭСР, Х_ЭСР - среднеквадратичное значение напряжения низкочастотного шума после воздействия ЭСР, Х_хр - среднеквадратичное значение напряжения низкочастотного шума после хранения в течение 72 часов, Х_отж - среднеквадратичное значение напряжения низкочастотного шума после термического отжига при температуре Т=100°С, по соотношению общего количества отрицательных значений Δ₁, Δ₂, Δ₃ для выборок судят о сравнительной надежности партий ИС.