Способ контроля качества МДП интегральных схем с тестовыми транзисторами Советский патент 1988 года по МПК G01R31/3181 

Изобретйние относится к области испытания полупроводниковых П1)иборов и может быть использовано лля отбра- K-QBKH потенциально ненадежных HHTCI- ральных схем (ИС), а также для контроля качества их схемс)техн(-р1еского проекта.

Цель изобретения - повышение ин формятивности контроля за счет того, что выбор контролируемых параметров и формулы для определения коэффициента качества позволяет раздельно определить влияние технологических и схемотехнических факторов на надежность ИС и из них определить общую надежность МДП-схем.

Сущность способа заключается в том, что ИС в целом и тестовые транзисторы одновременно подвергаются воздействию заданной дозы г-облуче- . ния. Выбор дозы облучения из интервала 2-10 - 2-10 Р обусловлен закономерностями накопления заряда в под- затворном диэлектрике:воздействие дозой 510 Р на МОП-транзистор с толиц- ной подзатворного диэлектрика 1000 А приводит к смещению пороговог напряжения тестового транз1гстора UT- на л 0,3 В, Следовательно, для того, чтобы с достаточно высокой точностью определить зависимость от дозы как параметров.ЛС, так и пороговые напряжения тестовых транзисторов необхо

имо iiiai облучения в интервале потоков 1 10 - 2-10 Р выбрать равным 2-10 Р. Облучение должно проводиться в пассивном режиме (без приложения напряжения смещения), чтобы обеспечить идентичные условия для тестовых транзисторов и транзисторов схем.

После каждого шага облучения на ИС и тестовые транзисторы подают напряжение питания, которое изменяют ОТ нулевого значения до номинального (бц), и измеряют критическое значение напряжения питания „ , при котором схема начинает дфЧствовать без ошибок. При этих же дозах измеряют значения пороговых напряжений тестовых п- и р-какальных транзисторов. Циклы облучения - измерения параметров проводят до тех пор, пока не будет достигнуто значение Е„ о Зависимости п I гр дозы облучения (D) используются для посгроент{я функц1П1 в„ (),

которая позволяет схемотехническот о

оценргть качество пт)оектл.

15

2025 30 083932

На фиг. приведены графики, по- ясняюи;ие предлат аемый способ.

На фиг.1 показаны зависимости по- роговых напряжений тестовых р-каналь- ных транзисторов от дозы облучения для схем I и II. Указаны точки перехода линейной зависимости (D) к нелинейной, которые в JO соответствуют дозе

что изменение U-rp (D) для схемы II выше, чем для схемы I. Известно, что U.j-(D) зависит от степени совер

35

40

45

50

Р нашем случае

Ю Р. Видно,

точка

линейного участка

и ; jlDот

ВИЯХ и позволяет найти

г (

выхода схемы технических условий питания. Пороги U т

шенства структуры SiO.-Si. Следовательно, качество технологии (физическая надежность) PiC.обратно пропорционально величине (u / -u ), где u перехода кривой U (InD)

к нелинейному,

значение порогового напряжения тестового транзистора до облучения.

На фиг.2 показаны зависимости напряжения функционирования от дозы облучения для ИС I и 11. Используя фиг.1 и 2, строят зависимость „ от UT- (фиг.З). Эта зависимость показывает эволюцию напряжения функционирования при деградационных воздейстграничныеза пределы по напряжению соответствуют абсциссам точек пересечения уровня питания €о (штриховая линия, фиг.З) с кривыми II и I. Надежность, обусловленная схемотехническим фактором, пропорциональна разности ( -U ), так как определяется длиной деграда- ционного пути. В этом смысле физическая надежность определяется скоростью перемещения порогового напряжения вдоль деградационного пути. Окончательную оценку качества микросхем цроводят по вычисленным значениям , показателя качества K( -u ° ) (1) - -и ) , т.е. чем больше велргчина К, тем больше надежность микросхем по отношению к факторам, изменяющим U.j.p Из фиг.2 и 3 следует, что схемы I и II обладают различным запасом физической, схемотехнической и общей надежности. Наличие минимума на зависимости Е„ ( ) свидетельствует о хорошем качестве проекта схемы (кривая I, фиг.3).

Формула изг)бретения

1. Способ контроля качества МДП интегральных схем с тестовыми транзисторами, заключающийся в том, что интегральную схему с тестовыми транзисторами подвергают внешнему воздействию, контролируют изменение пара- метров тестовых транзисторов после каждого воздействия, определяют показатель качества интегральной схемы, по которому судят о годности интегральных схем, отличающий- с я тем, что, с целью повышения информативности контроля, отключают напряжение питания интегральной схемы и подвергают ее облучению J-квантами подают после каткдого 1;икла облуче- ния на интегральную схему и тестовые транзисторы возрастающее от нуля напряжение питания и контролируют правильность функционирования интегральной схемы, измеряют критическое напряжение питания интегральной схемы и контролируют пороговые напряжения тестовых транзисторов, осуществляют облучение и измерение до выхода значения критического напряжения пита- ния интегральной схемы за допустимые пределы и по зависимостям пороговых напряжений тестовых транзисторов и критического напряжения питания интегральной схемы от. суммарной накоп-

енной дозы облучения определяют р- азатель качества К по формуле

К

Ь:1-Уь

де и° и.

значение порогового напряжения тестового транзистора до облучения;

значение порогового . нагтря- жения тестового транзистора, при котором на зависимости этой величины от дозы облучения D в коррди}1атах U:(lnD) наблюдается переход

от линейного участка к нели,,у „о

неиному, участок соответствует максимальной скорости изменения IJ,.(D); критическое пороговое напряжение тестового транзистора, определяемое при дозе облучения, при которой для интегральной схемы критическое напряжение питслшя равно номинальному напряжению питания .

2. Способ ПОП.1, отличаюийся тем, что дозу облучения каждом цикле облучения выбирают в иапазоне 2-10 -2-10 Р.

и.

Изобретение может исполь- зовлио для отбраковки потенциально ненадежных интегральных схем (ИС). Способ контроля качества МДП ИС с тестовыми транзисторами заключается в следующем. Отклю чают напряжение питания ИС и подвергают ее облучению -квантами. Подают после каждого цикла облучения на Р1С и тестовые транзисторы возрастающее от нуля напряжение питания и контролируют правильность функционирования ИС. Измеряют критическое напряжение питания ИС и контролируют пороговые напряжения тестовых транзисторов. Осуществляют облучение и измерение до выхода значения критического напряжения питания ИС за допустимые пределы и по зависимостям пороговых напряжений тестовых транзисторов и критического напряжения питания ИС от суммарной накопленной дозы облучения определяют показа„ хЛК) СО . , , ,,(о1 . тель качества К(1Г -1,. )/(ит-11т ) где 1Г° и uj - значения порогового Напряжения тестового транзистора до облучения и при котором на зависимости этой величины от дозы с блучения D в координатах U(InD) наблюдается переход от линейног о участка к нелинейному, участок и т т соответствует максимальной скорости изменения UT(D).; и - критическое пороговое напряжение тестового транзистора, MI- ределяемое npji дозе облучения, при которой для ИС критическое напряжение питания равно номинальному напряжению питания. Способ имеет понышенную информативность контроля. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. S е о 00 со со ОЭ

-4 .

10,0

15

5,0

гз

ч

I .1,- 1.1 I.

7ff

7

10

7/

Ф1/г.

Ю Д

to

II