Способ контроля ТТЛ интегральных схем Советский патент 1983 года по МПК G01R31/28 

Изобретение относится к контрольно-иэмерительной технике в микроэлектронике и предназначеио для отбраковки дефектных ТТЛ интегральных схем (ИС) с номинальным напряжением питания 5 В.

Известен способ контроля ИС по цепи питания, при котором подают номинальное напряжение питания одновременно ни контролируемую и опорну HCfHa их входы подают испытательный сигнал, а о годности контролируемой ИС судят по отличию потребляемых по цепи питания токов контролируемой и опорной ИС ) .

Недостатком этого способа является невозможность выявления ИС со скрытыми дефектами.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ контроля полупроводниковых приборов/ включающий помещение контролируемых ИС в термокамеры, задание повыцГенной и пониясенной температур, выдержку в течение 30 мин/ измерение при каждой температуре статических параметров при номинальном напряжении питания, вынесение решения о годности ИС на основании соответствия измеренных параметров, техническим условиям PJ .

Недостатком известного способа является его сложность, связанная с необходимостью создания темпера- , тхфных режимов путем выдерживания контролируемых ИС в термокамере.

Целью изобретения является упро.Щение контроля ТТЛ ИС,

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля , ТТЛ ИС, включающему измерение их статических параметров при номинальном напряжении питания, производят измерение статических параметров ИС прц пониженном напряжении питания в диапазоне 3,1 - 3,2 В, определяют разность значений статичес ких параметров, измеренных при номинальном и пониженном напряжениях питания и сравнивают эту разность с эталонным значением.

На чертеже приведены зависимости числа отбракованных ИС от величины пониженного напряжения питания (1 группа ИС годных при нормальной температуре, но из-за различных дефектов не удовлетворяющих требованиям ТУ при крайних значениях рабочих температур (-60 и +125 с); 2 - группа ИС годных во всем диапазоне рабочих температур).

В результате анализа отказов ИС при испытаниях и эксплуатации, а также анализа брака с различных контрольно-измерительных операций в производстве ИС выявлены основные виды дефектов, снижающих качество и надежность ИС. Для ТТЛ ИС наиболе

часто встречающимися являются л фвкты, приводящие к утечкам между различными узлами схемы. Так при контроле ТТЛ ИС с сопротивлением утечки на подложку базы входного транзистора,равной 5 кОм, ее можно выявить путем измерения напряжения логического нуля только при . При более высоких температурах эта утечка не выявляется. При длительной зксп0луатации вследствие протекания различных физико-химических процессов величина утечки по дефекту может меняться, что приводит к катастрофическому отказу. Поэтому такие утечки опасны с точки зрения надежности.

При уменьшении напряжения источника питания резко повышается чувствительность выходных статических параметров ИС к внутрисхемным утечкам. С 5меньшением напряжения питания

0 увеличиваются критические величины сопротивлений утечек, приводящих к аномальным изменениям выходных параметров. При этом появляется возможность при нормальной температуре

5 отбраковывать ИС с дефектами, которые известными способами выявлялись лишь при изменениях температуры.

Теоретически минимальная величина напряжения питания, при которой

0 ТТЛ ИС еще функционирует, составляет 2,8 В. Однако на практике, в силу разброса электрофизических параметров компонентов в пределах допусков, данная величина напряжения приводит к отбраковке большого количества годных ИС. Выбор величины пониженного напряжения питания произведен эмпирически. На чертеже показаны эмпирические распределения числаотбракованных ИС для двух групп заведомо годных ИС и ИС со Скрытыми дефектами. При снижении напряжения питания увеличивается процент отбраковываемых дефектньлх схем. Однако при напряжении питания ниже 3,1 В начинают в значительном количестве i браковаться и годные ИС. Оптимальным с точки зрения эффективности контроля и экономичности произво/тства является диапазон 3,1 - 3,2 %. Конк0ретное значение пониженного напряжения питания внутри данного диапазона зависит от требований ТУ,,.,которые колеблются в з ависимости от.Типа ИС, от допустимых значений рибка

5 поставщика и заказчика, от условий и целей производства.

При анализе значений выходных статических параметров годных и дефектных схем установлено, что оценку

0 годности ИС целесообразно проводить по величине изменения параметра при изменении напряжения питания. Это дает возможность не браковать те ИС, у которых завышенные или заниженные

5 абсолютные значения параметров,обусловленные не каким-либо дефектом, а получившимся соотношением электрофизических параметров компонентов. Такие KCf не удовлетворяя по абаоч лютной величине выходных статических параметров жестким требованиям метоперационного контроля, тем не менее могут отличаться хорошей стабильностью и нормально функционируют при различных режимах эксплуатации.

Данный способ опробируют в производстве биполярных ИС транзисторнотранзисторной логики при измерении выходных напряжений логического ноля и логической единицы. При измерении статических параметров схем при комнатной температуре до разделения пластин на кристаллы измерение статических параметров проводят при двух величинах напряжения питания Сначала - при напряжении, равном 4,5 В, затем - при напряжении, равном 3,2 В. При этом годными считают схемы, у которых разница выходных напряжений логического нуля измеренных при двух величинах напряжения питания не превышает 60 мВ, а разница выходных напряжений логической единицы не более 1,5 В.Например, если при питании 4,5 В выходное напряжение логического ноля равно 300 мВ, а при питании 3,2 В оно увеличивается, до 340 мВ, то такая ИС считается годной. Если увеличение составляет олее 60 мВ и значение параметра

равно, , 380 мВ, то такая схема считается негодной. Аналогично ДЛЯ выходного напряжения логической единицы.

После разделения данных пластин на кристаллы, сборки кристаллов в корпусы к контроля Статических параметров полученных схем при повышен.ной и пониженной температурах, т.е. при Тг-бО С и при Т.4-125с, выход

o годных при повшленной и пониженной температурах увеличивается по сравнению с текущей продукцией, контро .тируемой по известному способу, в среднем на 7,2%, Таким образом, предлагаемый способ контроля позволяет при комнатной температуре до разделения пластин на кристаллы отбраковывать ИС с низкой температурной стабильностью статических параметров .

0

Предлагаемый способ контроля ТТЛ ИС проводят при комнатной температуре и может быть применён при контроле параметров схем до разделения пластин на кристаллы. Это позвол1-1т

5 за счет отбраковки негодных схем на более раннем этапе технологического процесса избежать затрат,, связанных со сборкой этих схем в корпусн, а также с операциями нагрева

0 и охлаждения ИС. Проведение контроля схем при двух напряжениях питания ПОЗВОЛИТ также повысить качество выпускаемых ИС.

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТТЛ ИНТЕГР7и1ЬШХ ХЕМ, включающий измерение их статических параметров при номинальном напряжении питания, отличающийся тем, что, с целью упрощения контроля, производят измерение статических параилетров интегральных схем при напряжении питания в диапазоне 3,1 - 3,2 В, определяют разность значений статических параметров, измеренных при номи;нальном и пониженном напряжениях питания и сравнивают эту разность с зталонным значением. а с СП ОГ) о 00 СХЭ