Способ сравнительной оценки стойкости партий интегральных схем к электростатическому разряду Российский патент 2023 года по МПК G01R31/26 

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам определения стойкости партий интегральных схем (ИС) к электростатическому разряду (ЭСР) при изготовлении радиоэлектронной аппаратуры.

Известно, что полупроводниковые изделия, в том числе и ИС, даже одной технологической партии имеют разброс по значениям опасного потенциала ЭСР и по значениям электрических параметров (Горлов М.И. и др. Воздействие электростатических разрядов на изделия полупроводниковой электроники и радиоэлектронную аппаратуру. - Воронеж: ВГУ, 1997. - 160 с).

Известны способы разделения по надежности партии ИС по результатам измерения интенсивности шума ИС по выводам «питание-общая точка» до и после воздействия ЭСР с последующим температурным отжигом (Патент №2324194 РФ. Способ разделения интегральных схем по надежности // Горлов М.И., Ануфриев Д.Л., Смирнов Д.Ю. - публ. 10.05.2008, бюл. №13) и по результатам измерения значений критического напряжения питания до и после воздействия ЭСР (Патент №2290652 РФ. Способ разделения интегральных схем по надежности // Горлов М.И., Шишкин И.А. - публ. 27.12.2006, бюл. №36). Недостатком указанных способов является то, что этими способами нельзя провести сравнение партий ИС по стойкости к ЭСР.

Известно применение механических испытаний ИС путем или одиночных ударов ИС с ускорением 1000 g, (фиг. 1) или многократных ударов с ускорением 150 g. Механические воздействия, как известно (Шишкин И.А. Влияние электрических разрядов на кремниевые интегральные схемы. Диссертация на соискание ученой степени КТН. - Воронеж, 2005. - 131 с.), (фиг. 2) уменьшают стойкость ИС к воздействию ЭСР).

Наиболее близким к заявляемому является способ, состоящий в том, что на произвольных выборках ИС из партий проводят измерение значений динамических параметров до и после воздействия пяти ЭСР различных по полярности напряжений предельно допустимых по техническим условиям, и температурного отжига при допустимой максимальной температуре кристаллов, при этом ЭСР подают на каждые из пары выводов ИС, количество циклов воздействия ЭСР и температурного отжига составляет не менее трех, и по количеству отказавших ИС делают вывод о сравнительной надежности ИС (Патент №2386975 РФ. Способ сравнительной оценки надежности партий интегральных схем. Горлов М.И., Смирнов Д.Ю., Тихонов P.M., публ. 20.04.2010, бюл. №11).

Недостатком данного способа является то, что температурный отжиг по-разному воздействует на ИС и не полностью восстанавливает ее структуру, что приводит к снижению достоверности сравнительной оценки надежности ИС.

Техническая задача состоит в том, чтобы повысить достоверность оценки сравнительной надежности ИС.

Технический результат достигается тем, что в способе сравнительной оценки стойкости партий интегральных схем к электростатическому разряду, в соответствии с которым на заданную пару выводов ИС, произвольно выбранных из партии, подают несколько ЭСР, отличие состоит в том, что до воздействия ЭСР проводят механические испытания ИС, допустимые по техническим условиям, путем многократных ударов на выводы ИС, после механических испытаний произвольные выборки из партий ИС разделяют, по крайней мере, на три группы, на ИС каждой группы воздействуют ЭСР до наступления отказа ИС и определяют число поданных разрядов на ИС, при этом на одну группу ИС подают ЭСР напряжением не менее удвоенного предельно-допустимого по техническим условиям, на другую группу ИС подают ЭСР повышенным напряжением на 100-300 В по сравнению с первой группой ИС, далее опять повышают напряжение ЭСР на 100-300 В для воздействия на следующую группу ИС в выборке, затем определяют усредненное число воздействий ЭСР на ИС каждой группы, и по наибольшему значению усредненного числа воздействий ЭСР оценивают стойкость партии ИС к ЭСР как более высокую.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. После испытаний партии ИС на многократные удары, формируют из данной партии случайную выборку ИС и разделяют эту выборку, по крайней мере, на три группы, равные по численности. На определенную пару выводов (например, вход-выход) ИС из первой группы подают ЭСР удвоенным предельно допустимым по техническим условиям напряжением, и количеством, необходимым до наступления отказа ИС. Для ИС следующей группы выборки напряжение ЭСР повышают на 100-300 В и воздействуют также до наступления отказа ИС. Для ИС каждой последующей группы выборки опять повышают напряжение ЭСР на 100-300 В и воздействуют выбранную пару выводов ИС до наступления отказа ИС.

Предлагаемый способ сравнительной оценки ИС по стойкости к ЭСР был апробирован на двух партиях ИС типа КР537РУ13. От каждой партии ИС методом случайного отбора было взято по 9 ИС. На эти ИС вначале воздействовали 3000 многократными механическими ударами. На три ИС от каждой партии воздействовали ЭСР напряжением 400 В (максимально допустимый по ТУ потенциал равен 200 В). На другие три ИС воздействовали ЭСР напряжением 600 В. На следующие 3 схемы воздействовали ЭСР напряжением 800 В. Результаты эксперимента приведены в таблице.

По данным таблицы видно, что ИС партии №2 более стойки к ЭСР.

Повышение достоверности в предлагаемом способе достигается, во-первых, за счет того, что предварительные механические испытания активировали дефекты и, во-вторых, оценка проводится путем усреднения числа воздействий ЭСР, приводящих к отказам, по меньшей мере, по трем группам с повышающимся напряжением ЭСР.

Изобретение относится к испытаниям интегральных схем (ИС) и может быть использовано для определения стойкости партий ИС к электростатическому разряду (ЭСР) при изготовлении радиоэлектронной аппаратуры. Сущность: проводят механические испытания ИС, допустимые по техническим условиям, путем многократных ударов на выводы ИС. После механических испытаний произвольные выборки из партий ИС разделяют по крайней мере на три группы ИС, на ИС каждой группы воздействуют ЭСР до наступления отказа ИС и определяют число поданных разрядов на ИС. На одну группу ИС подают ЭСР напряжением не менее удвоенного предельно допустимого по техническим условиям. На другую группу ИС подают ЭСР повышенным напряжением на 100-300 В по сравнению с первой группой. Далее опять повышают напряжение ЭСР на 100-300 В для воздействия на следующую группу ИС в выборке. Затем определяют усредненное число воздействий ЭСР на ИС каждой группы. По наибольшему значению усредненного числа воздействий ЭСР оценивают стойкость партии ИС к ЭСР как более высокую. Технический результат: повышение достоверности оценки сравнительной надежности ИС. 1 табл., 2 ил.

Способ сравнительной оценки стойкости партий интегральных схем к электростатическому разряду, в соответствии с которым на заданную пару выводов ИС произвольной выборки ИС осуществляют циклическое воздействия ЭСР, отличающийся тем, что до воздействия ЭСР проводят механические испытания ИС, допустимые по техническим условиям, путем многократных ударов на выводы ИС, после механических испытаний произвольные выборки из партий ИС разделяют по крайней мере на три группы ИС, на ИС каждой группы воздействуют ЭСР до наступления отказа ИС и определяют число поданных разрядов на ИС, при этом на одну группу ИС подают ЭСР напряжением не менее удвоенного предельно допустимого по техническим условиям, на другую группу ИС подают ЭСР повышенным напряжением на 100-300 В по сравнению с первой группой, далее опять повышают напряжение ЭСР на 100-300 В для воздействия на следующую группу ИС в выборке, затем определяют усредненное число воздействий ЭСР на ИС каждой группы и по наибольшему значению усредненного числа воздействий ЭСР оценивают стойкость партии ИС к ЭСР как более высокую.