Способ сравнительной оценки стойкости партий интегральных схем к электростатическому разряду Российский патент 2023 года по МПК G01R31/303 

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

Известные способы разбраковки полупроводниковых изделий по стойкости к ЭСР и по надежности в целом предполагают воздействие на изделие серии ЭСР до появления параметрического или катастрофического отказа [см., например, Патент 2226698 РФ, Опубл. 10.04.2004.], зачастую внося в структуру изделий необратимые изменения. При этом известно [см. Горлов М.И. Емельянов А. В., Плебанович В. И. Электростатические заряды в электронике. - Минск : Бел. Наука. - 2006. - 295 с.], что полупроводниковые изделия, в том числе и ИС, даже одной технологической партии, имеют разброс по числу импульсов ЭСР, приводящих к отказам изделий, зависящему как от напряжения ЭСР, так и его знака.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ отбраковки ИС по патенту 2146827 РФ, принятый за прототип, в соответствии с которым измеряют информативный параметр, на ИС подают единичный импульс ЭСР напряжением, составляющим половину допустимого по ТУ, а затем проводят температурный отжигпри максимально допустимой температуре p-n-перехода в течение 24-48 час, и ИС с информативными параметрами, выходящими после отжига за поле допуска, отбраковывают.

К недостаткам этого способа можно отнести необходимость последующего довольно длительного температурного отжига, который не восстанавливает полностью структуру полупроводникового изделия.

Изобретение направлено на упрощение процедуры и повышение достоверности сравнительной оценки стойкости партий ИС к электростатическому разряду. Это достигается тем, что для сравниваемых партий ИС строятся зависимости числа импульсов ЭСР, приводящих к отказам ИС, от напряжения ЭСР для импульсов разной полярности (пример таких зависимостей приведен на фиг. 1). Оказалось, что наиболее опасным для ИС, например типа К561ЛН2, является чередование полярности воздействующих импульсов ЭСР (на фиг. 1 этот вариант обозначен как «+/-»).

Технический результат достигается в предлагаемом способе, который осуществляется следующим образом. От сравниваемых партий однотипных ИС случайным образом берется выборка объемом 10-20 штук. На выводы «вход-выход» ИС подается ЭСР напряжением в 2 раза больше допустимого по ТУ по модели тела человека поочередно положительной и отрицательной полярности до тех пор, пока ИС не выйдет из строя. Затем на ИС следующей выборки из партии подаются импульсы ЭСР величиной на 250 В больше и далее процедура повторяется. Строится зависимость усредненного по каждой выборке числа импульсов ЭСР, приводящих к отказам, от напряжения ЭСР и партия ИС, у которой полученная зависимость будет лежать выше, принимается более стойкой к ЭСР по сравнению с другой партией, зависимость у которой будет лежать ниже.

Предложенный способ сравнительной оценки партий ИС по стойкости к ЭСР был опробован на двух партиях ИС типа К561ЛН2. От каждой партии методом случайного выбора было отобрано по 15 схем. На первые 5 ИС подаются разряды ЭСР как положительной, так и отрицательной полярности величиной 500 В (допустимое значение напряжения ЭСР равно 200 В) до тех пор, пока ИС не выйдут из строя. Затем на другие 5 ИС подается ЭСР величиной +-750 В, и далее на следующие 5 ИС подается ЭСР величиной +/-1000 В. Результаты измерений по двум партиям приведены в таблице 1.

Таблица 1 Число импульсов ЭСР, приводящих к отказу ИС № партии U_ЭСР = +-500 В
Количество импульсов (N) ЭСР для ИС U_ЭСР = +-750 В
Количество импульсов (N) ЭСР для ИС U_ЭСР = +-1000 В
Количество импульсов (N) ЭСР для ИС Усредненное значение N при U_ЭСР 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 +-500 +-750 +-
1000 1 153 159 147 152 149 132 135 129 131 137 115 118 109 116 111 152 133 114 2 160 148 149 155 153 135 136 134 131 132 117 114 115 117 118 153 134 116

Если сравнивать партии по стойкости к ЭСР, то более стойкой будет партий №2, т.к. усредненное значение количества воздействий ЭСР до выхода из строя больше, чем у партии № 1.

Упрощение процедуры оценки по сравнению с прототипом достигается за счет исключения длительного температурного отжига.

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к контролю полупроводниковых интегральных схем (ИС). Сущность: на каждую ИС из репрезентативных выборок из каждой сравниваемой партии воздействуют электростатическими разрядами (ЭСР) разной полярности напряжением, равным удвоенному от допустимого по ТУ для данного типа ИС значения до наступления отказа ИС. На ИС последующих выборок из сравниваемых партий воздействуют ЭСР-потенциалом, увеличенным на определенную величину, например на 250 В, до наступления отказа ИС. Процедуру с увеличением потенциала ЭСР повторяют не менее двух раз. Затем строят зависимости усредненных по выборкам значений числа импульсов ЭСР до наступления отказа ИС от напряжения ЭСР. Партия ИС, у которой полученная зависимость будет лежать ниже, принимается более стойкой к ЭСР по сравнению с другой партией. Технический результат: повышение достоверности оценки стойкости партий ИС к ЭС. 1 ил., 1 табл.

Способ сравнительной оценки стойкости интегральных схем к электростатическому разряду, в соответствии с которым на интегральные схемы репрезентативных выборок из сравниваемых партий воздействуют до наступления отказа каждой интегральной схемы электростатическими разрядами различной полярности напряжением удвоенного от допустимого по техническим условиям на интегральные схемы значения, отличающийся тем, что на интегральные схемы последующих выборок проводят воздействие электростатическими разрядами различной полярности потенциалом, увеличенным на определенную величину, например на 250 В, до отказа каждой интегральной схемы из выборки, процедуру с увеличением напряжения электростатического разряда повторяют не менее двух раз, далее строят зависимости усредненных по выборкам значений числа электростатических разрядов до наступления отказа интегральных схем от напряжения электростатического разряда, партия интегральных схем, у которой полученная зависимость будет лежать ниже, принимается более стойкой к ЭСР по сравнению с другой партией.