Способ контроля ТТЛ итегральных схем Советский патент 1991 года по МПК G01R31/28 

Изобретение относится к контролю интегральных схем и может быть использовано для отбраковки дефектных ТТЛ интегральных схем (ИС).

Цель изобретения - повышение достоверности контроля путем выявления утечек и объемных дефектов в области эмиттерного перехода транзисторов ТТЛ интегральной схемы.

На фиг. 1 и 2 приведены зависимости выходного напряжения ТТЛ И С от напряжения питания, поясняющие способ.

Способ осуществляется следующим образом.

На фиг. 2 приведен пример зависимости выходного напряжения логической единицы Un от напряжения питания Ucc для ТТЛ ИС. Образование утечек обусловлено явлениями на поверхности р - n-переходов и особенно существенно сказывается на работе обратносмещенных коллекторных переходов.

При снижении напряжения питания сопротивление коллектора должно уменьшаться. Однако наличие утечек приводит к тому, что сопротивление коллектора при снижении напряжения питания может даже увеличиваться. Результатом этого является аномальная зависимость выходного напряжения логической единицы от величины напряжения, питания. Аномалия проявляется в виде более быстрого, по сравнению с бездефектной ИС, снижения выходного напряжения логической единицы при снижении напряжения питания (фиг. 1).

Вместе с тем утечки, локализованные в области эмиттёрного перехода из-за его малого сопротивления и достаточно высокого переходного сопротивления утечки, анализом зависимостей (фиг. 1) могут быть обнаружены в крайних редких случаях. Кроме того, следует учитывать, что для прямосме- щенныхр-п-переходов существенную роль играют объемные дефекты, которые обусловлены переходом атома легирующей примеси из узла кристаллической решетки в междоузлие. Объемные дефекты развиваются из точечных и образуют области с повышенным удельным сопротивлением. В результате этого в прямосмещенном р - п- переходе образуются каналы проводимости со значительной величиной плотности тока в них. Это приводит к локальному разогреву решетки и стимулирует процесс ионизации. Результатом является катастрофический отказ прибора.

Эти дефекты также не обнаруживаются анализом зависимостей (фиг. 1). Причиной этого является то, что измерения производятся при достаточно низком (порядка десятков ом) сопротивление эмиттёрного перехода.

Повышение достоверности отбраковки достигается повышением информативности режима измерения выходного параметра ТТЛ ИС, в частности напряжения логической единицы. Для решения этой задачи выбирают такой режим измерения, при котором сопротивление эмиттёрного перехода становится соизмеримым с переходными сопротивлениями утечки в области объемных дефектов. Поэтому после подачи на ТТЛ ИС номинального напряжения питания Ucc и номинального входного воздействия UBX, дающего на выходе ИС напряжение логической Г, уменьшают величину входного воздействия UBX до тех пор, пока выходное

напряжение логической 1 не достигает минимального значения допускаемого техническими условиями UCCH. При этом токи через эмиттерные переходы транзисторов ИС минимальны, а их сопротивления максимальны. Постепенно с шагом AUCc снижают напряжение питания.

Выбор шага A Ucc обусловлен следующими требованиями. Требуется минимальное значение шага для обнаружения сколь угодно малых аномалий и существуют естественная погрешность измерений напряжений измерительной установки и

естественно малая (до 0,0005 В) неравномерность хода зависимости UH f(UCc) - выходного напряжения логической 1я от напряжения питания. Поэтому шаг снижения напряжения питания выбирается по

крайней мере в 2 раза больше погрешности измерительной установки. Реальные погрешности блоков функционального контроля составляют 0,0001 - 0,0002 В. Экспериментально установлено, что для достоверного контроля достаточен, например, шаг 0,01 В, а измеряемая аномалия составляет 30-40% изменения напряжения питания, что обеспечивает ее превышение над уровнем погрешности измерительной установки.

Величина шага A Ucc устанавливается экспериментально. При достижении порогового напряжения питания Uccnop в зависимости напряжения логической единицы UH

от напряжения питания Ucc проявляется аномалия (фиг. 2). Она заключается в том, что при изменении напряжения питания на один шаг( A Ucc 0,01 В) изменение выходного напряжения логической единицы

A UHn AUH, где A UHH - изменение напряжения логической 1 при снижении напряжения питания на шаг меньше порогового, AUH - изменение напряжения логической единицы при изменении на шаг напряжения

питания, которое больше порогового. Причем для всех значений

Ucc UH

при изменении Ucc на одну и ту же величину A UH const.(1)

Исходя из условия (1), в качестве эталон- ного значения выбирается величина АиНэ. равная изменению напряжения логической 1 при первом шаге снижения напряжения питания. Для определения величины порогового напряжения осуществляется ера внение изменения выходного напряжения логической 1 с эталонным при каждом шаге снижения напряжения питания. О достижении порогового напряжения судят по тому, что его снижение на шаг приводит к уменьшению изменения UH по сравнению с эталонным.

Основным информативным параметром о наличии дефектов является разность между номинальным и пороговым напряжениями питания. Для определения пороговых значений информативного параметра берут

ммеют развитые объемные дефекты эмит- терного перехода.

Таким образом, отбраковка ТТЛ ИС по значениям Дин позволяет выявить утечки эмиттерного перехода входящих транзисторов, что повышает достоверность контроля. Формула изобретения Способ контроля ТТЛ интегральных схем, в соответствии с которым на вход кон- тролируемой ТТЛ интегральной схемы задают номинальное входное напряжение UBx и текущие значения Ucc(l) напряжения питания в соответствии с формулой

Изобретение относится к контролю интегральных схем и может быть использовано для отбраковки дефектных ТТЛ интегральных схем. Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет выявления утечек и объемных дефектов в области эмиттерного перехода транзисторов ТТЛ интегральной схемы. Способ состоит в следующем. На вход контролируемой ТТЛ интегральной схемы задают номинальное входное напряжение UBX и текущие значения Ucc(l) напряжения питания в соответствии с формулой UCc(0 UCCH -i AUcc. где (i) 0- n; UCCH - номинальное значение напряжения питания; Д Dec - шаг уменьшения напряжения питания, уменьшают входное напряжение UBx от номинального значения до значения, при котором напряжение логической 1 на выходе контролируемой ТТЛ интегральной схемы принимает минимально допустимое значение, измеряют текущие значения напряжения логической 1 UHn(l) на выходе контролируемой ТТЛ интегральной схемы, соответствующие заданному значению Ucc(i), определяют значения приращений этого напряжения по формуле А Онп(0 I Umi(l + 1) - -йнпО), сравнивают текущие значения АУнпО 1 п) с эталонным значением UHn(l 0), в случае Д UHn 0 1,... п) Д U Hn(i 0) измеряют значение напряжения Uccnop питания контролируемой ТТЛ интегральной схемы и при UCCH - Uccnop A (A - заданная величина) считают контролируемую ТТЛ интегральной схемы негодной по объемным дефектам эмиттерного перехода, а при UCCH - Uccnop В (В - заданная величина) - негодной по утечкам коллекторного и эмиттерного переходов. Обнаружение объемных дефектов и утечек эмиттерного перехода транзисторов ТТЛ интегральной схемы повышает достоверность контроля,2 ил. (Л С а vi ел 00 2

Дин - UCCH Uccnop,

(2)

где UCCH - номинальное напряжение питания;

Д11н - информативный параметр.

Производят определительные испытания ограниченной выборки ТТЛ ИС. Для каждой. ТТЛ ИС устанавливают ДУн. Определяют среднее значение параметра ДУн и его среднеквадратическое отклонение о. Установлено экспериментально, что закон рас- пределения информативного параметра Дин близок к нормальному, следовательно, отбраковываются микросхемы в соответствии с критерием

. --

Ди-аЦ Дин Ди„+стЦс , (3)

где ЦЦо- табличное значение квантиля нормального распределения с уровнем значимости а.

Для а 0,05 величина .

Экспериментально установлено, Ја- пример, что для микросхем 1533 ЛАЗ Д UH - 1,8 В, а- 0.06 В, тогда условие (3) прини

мает вид

1,62 В Дин Ј 1,98В. Микросхемы 1533 ЛАЗ, у которых

Д UH 1,62 В,

имеют сильные утечки как в области коллекторного и эмиттерного переходов, так и за- мыкающие оба перехода между собой и на подложку. Микросхемы, у которых Дин 1,98В,

5

0 5

0

5

0

°

. UccO) U сен- I ДУсс,

где I 0 - п;

UCCH номинальное значение напряжения питания;

ДУсс - шаг уменьшения напряжения питания, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, уменьшают входное напряжение от номинального значения Увх до значения, при котором напряжение логической единицы на выходе контролируемой ТТЛ интегральной схемы принимает минимально допустимое текущее значение, измеряют текущие значения напряжения логической единицы UHn(i) на выходе контролируемой ТТЛ интегральной схемы и определяют значения приращений этого напряжения по формуле ДинлО) I Унп( + 1) - UHn(l) I , сравнивают значения Д UHn(l 1,..., п) с эталонным значением Д УнпО 0} и в случае ДиНпО 1)п)

ДинпО 0) измеряют значение напряжения питания контролируемой ТТЛ интегральной схемы Усспор и в случае, если УСсн - Усспор А считают контролируемую ТТЛ интегральную схему негодной по объемным дефектам эмиттерного перехода, а при Уссн - UccnoD В - негодной по утечкам коллекторного и эмиттерного переходов, причем величины А и В определяются как нижняя и верхняя статистические границы по статической обработке измеренных значений UCCH - Uccnop на партии ТТЛ интегральных схем.

Un

w

1675804

3,5 3,0 2,5

2,0 1,8

2,8 3,0 5,5

ifЬ5

ФиМ

и,

ее