Способ отбраковки ненадежных КМОП ИС Советский патент 1993 года по МПК G01R31/26 

Изобретение относится к области электроизмерений и контроля качества полупроводниковых приборов и интегральных схем (ИС). Оно может быть использовано при производстве и применении комплементарных МОП (КМОП) ИС с заданным уровнем надежности.

Цель изобретения - повышение эффективности отбраковки ненадежных ИС.

Способ основан на проведении двух замеров с последующим сравнением с двумя константами, нормируемым пробивным напряжением и значением котангенса угла наклона ВАК на участке развития лавинного процесса.

На фиг.1 изображены возможные варианты ВАХ при первом этапе отбраковки; на фиг.2 и 3 - последующие этапы отбраковки.

На первом этапе при нормируемом стабильном токе контроля JN производят замер соответствующего контролируемым ИС от 1 до N, пробивного напряжения U i. U 2, U 3..., U n. Полученные результаты сравнивают с имеющимся для каждого типа приборов нормируемым пробивным напряжением UN. ИС со значениями Un меньшими UN, отбраковываются (см. фиг.1, кривая 2, где U2 UN).

На втором этапе замеряют пробивные напряжения Ui, U2...Un при максимально допустимом токе INN. Результаты сравнивают со значением UN. ИС с величинами Un, меньшими UN, отбраковываются (см. фиг.2, кривая 1, где Ui UN).

На третьем этапе отбираются приборы с оптимальным (с точки зрения надежности) углом наклона ВАХ на участке развития лавинного процесса. Поскольку угол наклона а характеризуется отношениями:

ё

Ю OJ СЛ

hO

jJ

Ь а

Un Un

INN - IN

ctg a . (см. фиг. 3)

физический смысл которых: Un -Un Ди

INN - IN ДI

AR

где AR - величина изменения комплексного внутреннего сопротивления ИС ча участке ВАХ между IN и INN. Очевидно, что изменение Л R может происходить как в сторону прироста сопротивления (в случае, когда IV Un ), так и в сторону падения сопротивления (в случае, когда U n ). Это обстоятельство предполагает учитывать абсолютные значения A R. Таким образом

IAR I ctg а.

Поэтому на третьем этапе приборы со значениями A R больше эталонной величины отбраковываются.

Выбор величин стабильных токов контроля и эталонных значений обусловливается следующим. Нормируемый стабильный ток контроля IN выбирают для каждого типа приборов таким, чтобы он соответствовал началу развития лавинного процесса по ВАХ, т.е. приходился на начало относительно прямолинейного участка кривой;

второй замер пробивного напряжения производят при максимально допустимом токе INN, поскольку использование больших токов ведет к выходу отбраковываемых приборов из строя, а замеры при меньших токах приводят к уменьшению А I, что снижает точность определения величины аи является существенным фактором при углах, близких к 90°. Под максимально допустимым током контроля INN здесь подразумевается такой ток, при котором наступает тепловое равновесие, т.е. энергия джоулева тепла, выделяемого на контролируемых р-п-пере- ходах, равна энергии отводимого тепла. При превышении энергии разогрева над отводимой р-л-переход разрушается. Предлагаемый метод является неразрушающим; величину эталона, определяющего угол наклона ВАХ на участке развития лавинного процесса для конкретных типов приборов определяют опытным путем, поскольку пробивное напряжение зависит как от топологических размеров полупроводниковых элементов и их ухода, так и от изменения технологических процессов изготовления ИС. Для этого приборы, отбракованные на первом и втором этапах, устанавливают на испытания на безотказность и по их результатам выбирают граничное значение ctg а, соответствующее стабильным приборам. При этом возможно разделение партий ИС по классам стабильности.

П р и м е р. На первом этапе у КМОП ИС серии 564 (564 ТМ2) проводился замер величины пробивного напряжения при нормиру0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

емом стабильном токе контроля 1 мкА. Полученные результаты сравнивали с нормируемым, пробивным, равным для данного изделия 20 В. Приборы со значением пробивного напряжения, меньшим 20 В, отбраковывались. Затем на втором этапе замерялось пробивное напряжение при максимально допустимом стабильном токе 1000 мкА. Приборы со значением пробивного напряжения, меньшим 20 В, отбраковывались. На третьем этапе определяют котангенс угла наклона ВАХ как отношение разницы второго и первого замеров пробивного напряжения к разнице второго и первого стабильных токов контроля (т.е. 999 мкА). Абсолютное значение полученного результата сравнивают с эталонным. Приборы со значениями ctg а больше эталонной величины отбраковываются.

Для получения значения критерия ctg а. ИС 564 ТМ2, прошедшие первый и второй этап отбраковки, устанавливали для испытания на надежность при 125°С на 500 ч.

Данные испытаний сведены в таблицу.

Необходимо отметить, что, хотя величина угла а и зависит от масштаба единиц, взятых по оси абсцисс и ординат, в данном случае это обстоятельство не имеет значения, т.к. по сути дела ctg а является приведенной величиной, зависящей от результатов испытания на надежность.

Приведенные в таблице значения позволяют разделить упомянутые изделия на три группы:

При ctg а 0,1301 - особо стабильные; При ctg a - 0,1301 -0,2402-стабильные; При ctg а 0,2402 - нестабильные.

Использование предлагаемого способа позволяет увеличить достоверность отбраковки за счет более полного представления ВАХ в критериях, участвующих в процессе, что значительно повысит качество выпускаемых изделий.

Формула изобретения

Способ отбраковки ненадёжных КМОП ИС, заключающийся в том, что подают испытательные сигналы между входами и шинами питания КМОП ИС, измеряют два значения информативного параметра, сравнивают с эталонными значениями и проводят отбраковку, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности отбраковки ненадежности ИС , в качестве информативных параметров используют пробивные напряжения при максимально допустимом и нормируемом стабильном токе контроля, эталонными значениями принимают соответствующие пробивные напряжения и котангенс угла наклона вольт-амперной характеристики на участке развития лавинного процесса, отбраковку производят в последовательности: отбраковывают ИС по пробивному напряжению при

нормируемом токе контроля, отбраковывают ИС по пробивному напряжению при максимально допустимом токе и определяют котангенс угла наклона вольт-амперной характеристики на участке развития лавинного процесса и сравнивают его с эталонным значением.

Изобретение относится к электроизмерениям и контролю качества полупроводниковых приборов и интегральных схем. Цель изобретения - повышение эффективности отработки ненадежных ИС. Отбраковку производят в следующей последовательности: сначала отбраковывают ИС по пробивному напряжению при нормируемом токе контроля, затем по пробивному напряжению при максимально допустимом токе и, наконец, определяют котангенс угла наклона вольт-амперной характеристики на участке развития лавинного процесса и сравнивают его с эталонным значением. 3 ил.

Фиг./

и 2 и , и и

П

Энк

з

о

Фиг. 2

Ум

Фиг.З

U

и;г и$и и;

ц иц