Способ диагностического контроля тензорезистивных полупроводниковых интегральных преобразователей Советский патент 1988 года по МПК G01R17/10 G01B7/16 

Изобретение относится к электрон- ной технике, а именно к технологии производства полупроводниковых интегральных преобразователей (ИП), и может быть использовано для контроля тензорезистивных полупроводниковых ИП силы, ускорения, давления, расхода, температуры и т.д., вьтолнеиных по мостовой схеме.

Цель изобретения - повышение быстродействия и достоверности контроля за счет обеспечения внешнего подогрева и идентификации дефектов.

В основе способа лежит тот факт, что напряжение разбаланса U,, идеальной сбалансированной тензоизмеритель ной мостовой схемы при питании ее постоянным напряжением (током) при смене полярности питания не изменяет своего абсолютного значения.

Напряжение разбаланса Uj, идеальной тензоизмерительной мостовой схемы описывается выражениями;

„ E ---Sj 5r&55j-. (1) о ( (

где Е - напряжение питаниямостовой схемыI

R -(,Rj 9 НэД

- сопротивления тензорезисторов

и

где

с

Т «-

соответствующего плеча моста ; Rj§3lSlRi- (2)

R +R Rj- -R ток питания мостовой схемы,

Из вьфажений (1) и (2) видно, что начальньй разабаланс зависит от значения питающего напряжения или тока линейно. Смена полярности питания мостовой схемы при строго определенном значении напряжения или тока питания не вызывает изменения абсолютного значения U, а вызывает только смену его знака. Следовательно, для мостовых структур, не имеющих дефектов, справедливо выражение

и„ц„ +и„;., (3)

где напряжение разбаланса моста при положительной по лярности питания; напряжение разбаланса мо та при отрицательной по- лярности питания; номер диагонали измере

и

оМ

1 ния,, ,2.

Дефекты и несовершенства в полупроводниковой структуре ИП влияют на электрические параметры мостовой схеto

,f

0

5

0

35

40

л

45

5

мы и тогда выражение (3) принимает более общий вид:

Uci( к,- .

где К - некоторое значение, которое

характеризует качество структуры ИП.

Чем больше (К), тем сильнее влияют дефекты и несовершенства структуры на электрические характеристики тензоизмерительной мостовой схемы ИП. Следовательно, К является диагностическим параметром, характеризующим качество полупроводниковой структуры ИП.

К основным дефектам полупроводниковых структур ИП, влияющих на значение К, можно отнести: дефекты, связанные с неомичностью контактов металл - полупроводник в местах подключения полупроводниковых тензорезисторов мостовой схемы к тонкопленочным проводникам; дефекты в структуре резисторов, вызванные наличием дислокаций,, дефектов упаковки, наличием примесей и характеризующиеся нелинейным поведением; наличие локальных участков с повьшенными токами утечЛи изолирующего р-п-перехода тензорезисторов мостовой схемы; дефекты, связанные с качеством защитного окисла (SiO,) и загрязнениями поверхности структуры.

При запитке ИП йроисходит разогрев тензорезисторов питающим током достаточно быстро, но установление температурного баланса всей структуры происходит продолжительное время и по нелинейному закону, так как кремний, применяемый в данном случае, является нелинейной средой. Дрейф выходного начального напряжения после подачи питающего напряжения на ИП наблюдается в течение 3-4 мин и зависит от геометрии кристалла ИП, размеров тен- зорезисторов и режимов их работы. Следовательно, чтобы уменьшить погрешность измерений при регистрации информативных параметров , необходимо перед подачей напряжения питания нагреть контролируемые преобразователи до температуры теплового баланса структуры.

Дли идентификации скрытых дефектов структуры ИП осуществляется локальное инфракрасное облучение пятном лазера областей тензорезисторов -(областей р т1-переходов). Излучение длинной волны 0,63 мкм и мощностью излучателя 2 мВт проходит в кремний на глубину порядка 2 мкм, что достаточно для того, чтобы облучить дно изолирующего р-п-перехода диффузионных тензорезисторов. Инфракрасное облучение области тенз.орезисторов способствует выявлению и 1одентификации скрытых дефектов структуры ИП.

Предлагаемый способ применим не только к ИП, но и к датчикам, выполненным на их основе, что позволяет выявлять дефекты, вносимые при сборке датчика.

Для идентификации дефектов на стадии пластин или на разделительных кристаллах ИП осуществляется измерение информативных параметров при локальном инфракрасном облучении областей тензорезисторов, т.е. U j,,,j ,

Of(-) С) ог(и По результатам

измерений иoi и u c,- с помощью ЭВМ по математической модели, составленной на базе физической модели, определи- ют вид дефекта, внесенного в структуру при изготовлении ИП с целью корректировки технологического процесса их изготовления.

Формула изобретения

1. Способ диагностического контроля тензорезистивных полупроводниковых интегральных преобразователей, вьтол- ненных по схеме моста, заключающийся

5 0

5

0

5

в том, что подают напряжение питания на диагональ питания моста, измеряют напряжение разбаланса в измерительной диагонали моста, изменяют полярность напряжения питания и повторно измеряют напряжение разбаланса в измерительной диагонали моста, отличающийся тем, ч то, с целью повышения быстродействия и достоверности контроля, производят предварительно нагрев преобразователей до температуры теплового баланса, измеряют измеренные напряжения разбаланса, производят смену диагонали питания и измерительной, измеряют напряжение разбаланса -при прямой и обратной полярностях напряжения источника питания, суммируют оба напряжения разбаланса и по результатам суммирования напряжений разбаланса судят о качестве исследуемого преобразователя. I

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повьше- ния достоверности обнаружения дефектов структуры интегральных преобразователей, в процессе измерения напряжения разба-панса осуществляют локаль- ное инфракрасное облучение структуры, сопоставляют напряжения разбалансов облученной структуры с соответствующими напряжениями разбалансов до облучения структуры, по результатам ко- то рьпс определяют вид дефекта.

Изобретение относится к электронной технике. Цель изобретения - повышение достоверности и быстродействия контроля. Контроль напряжений разбаланса в диагоналях мостовой структуры интегральных преобразователей (ИП) проводится при различной полярности питания. Структуры ИП нагреваются до температуры теплового баланса кристалла и подается постоянное напряжение. Положительный и отрицательный потенциалы подаются на выводы и измеряется напряжение разбаланса Up ., между выводами. Затем полярность питания меняется на противоположную и вновь измеряется напряжение разбаланса V oi( После этого производится смена диагоналей запитки измерения и измеряются напряжения разбаланса U, , Uo2(., при двух полярностях питания. Значения диагностических параметров К и К вычисляются по формулам: К U ) Uot(-j ; По распределениям параметров К и К контролируемой партии отбирают ИП, характеризуемые значениями К и К , лежа1диш1 в областях максимумов соответствующих распределений. Изобретение позволяет проводить идентификацию дефектов структуры ИП. Для этого осуществляются локальное инфракрасное облучение областей тензорезисторов ИП и измерение начальных выходных напряжений Сопо Г 02(- о(-) 01(+) Uoi(-t IT IT - 02(. Ol(-) ставлением значения параметров , с lJp( определяют вид дефекта структуры ИП. 1 3.п.ф-лы. о: О) 4