Устройство для контроля полупроводниковых приборов Советский патент 1981 года по МПК G01R31/26 H01L21/66 

1

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при производстве полупроводниковых приборов, преимущественно транзисторов,.

Известно устройство для Выбраковки полупроводниковых приборов путем контроля вольт-амперных характеристик р-п переходов, содержащее источник постоянного напряжения, испытательный и эталонный формирователи, состоящие из прерывателя, преобразователя напряжения в ток и дифференцирующего блока 1.

Известное устройство обеспечивает отбраковку приборов, у которых вольт-амперная характеристика выходит из допуска эталонной вольт-амперной характеристики, однако не измеряет величину напряжения и тока на исследуемом р-п переходе в процессе контроля, в том числе напряжения и тока, при KOTdpoM наблюдается отклонение вольт-амперной характеристики от эталонной. Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные отсутствием информации о конкретных величинах напряжения и тока в процессе измерения и

информации о величине напряжения на смежном обратно-смещаемом р-п ijepeходе, что не позволяет объединить в известном устройстве, например, контроль обратной ветви вольт-амперной характеристики р-п переходов транзистора и контроль смежных р-п переходов .

Наиболее близким техническим решегtoнием к изобретению является устройство для определения вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов, содержащее источник питания, датчик, аналого-цифровой, преобразо15ватель, блок памяти, предназначенный для записи детектируемого напряжения, блок регистрации опорного напряжения, программный блок, наделенный функцией трехступенного изменения тока источника-питания и функ20цией поддержания ирегистрации опорного напряжения, вычислитель, подсчитывающий сумму или разность отдельных напряжений измерен ного и

25 эталонного, источник эталонных уровней, задающий диапазон допустимых значений напряжений р-п перехода, и блок сравнения, определяющий, находится ли величина суммы или разности напряжений в диапазоне допустимых

изменений напряжения или выходит за его пределы 1.

Известное устройство определяет на клеммах исследуемого р-п перехода напряжение согласно отдельным значениям установленного тока. I Недостатком известного устройства является то, что .его функциональные возможности ограничены только контролем вольт-амперных характеристик и не обеспечивают одноврменный контроль величины напряжения на смежном обратно смещаемом р-п переходе. Вследствие указанных ограниченных функциональных возможностей известное устройство не может совместить указанное испытание р-п переходов в одно и то же время с контролем вольт-амперных характеристик не увеличивая цикл контроля последних, что ограничивает производительность устройства в целом. Кроме того, при задании малых величин токов на исследуемый р-п переход от источника тока известное устройство требует значительного времени на установление переходного процесса, обусловленного наличием суммарной емкости перехода-исследуемого прибора и электрических цепей для его подключения. Ток заряда суммарной емкости ограничивает большое внутреннее сопротивление источника тока.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение быстродействия устройства для разбраковки полупроводниковых приборов .

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля полупроводниковых приборов, содержащее программный блок, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, вычислитель, источник эталонных уровней, соединенный выходом со входом блока сравнения, блокподключения, соединенный входами с выводами контролируемого- полупроводникового прибора, первым выходом - со входом датчика напряжения, введены источник -возрастающего напряжения, операционный усилитель, блок сопр-яжени причем выходы программного блока соединены с соответствующими управляющими входами блока памяти, источ,ника возрастающего напряжения,операционного усилителя и аналого-цифрового преобразователя, а первый и второй входы соответственно с выходом блока сравнения и выходом вычислителя/ соединенного входом с выходом аналого-цифрового преобразователя, информсщионный вход которого соединен с выходом блока памяти, соединенного информационным входом через датчик напряжения с выходом источника возрастающего напряжения и первым выходом блока подключения, второй выход которого соединен с информационным входом операционного усилителя, соединенного выходом со вторым входом блока сравнения, второй вход которого соединен через блок сопряжения - с третьим выходом блока подключения.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - график, поясняющий принцип измерения.

Устройство для контроля полупроводниковых приборов содержит источник 1 возрастающего напряжения, датчик 2 напрях ения, блок 3 подключения, полупроводниковый прибор 4, блок 5 памяти, аналого-цифровой преобразователь б, операционный усилитель 7, блок 8 сопряжения, блок 9 сравнения, источник 10 эталонных напряжений, вычислитель 11, программный блок 12.

Устройство работает следующим образом.

По команде вычислителя 11 прог раммный блок 12 включает напряжение источника 1 возрастающего напряжения на испытуемый р-п переход прибора 4 и на вход датчика 2 напряжения. Источник 1 возрастающего напряжения обеспечивает рост напряжения на р-п переходе контролируемого прибора 4 в диапазоне от нуля вольт- до -напряжения начала электрического пробоя при измерении обратной ветви вольт-амперной характеристики или до напряжения, соответствующего максимально допустимому току р-п перехода при измерении прямой ветви вольт-амперной характеристики. Датчик 2 определяет текущую величину возрастающего напряжения на р-л переходе контролируемого прибора 4 и подает ее на вход блока 5, выполненного, например в виде аналогового запоминающего устройства. Ток, протекающий через р-п переход, от воздействия источника 1 поступает на вход операционного усилителя 7, на выходе которого устанавливает пропорциональное напряжение, которое поступает на входы компараторов блока 9, количество которых равно требуемому количеству точек замера величины, протекающего через р-п переход тока. Эталонные уровни напряжения на компараторы блока 9 задает источник 10. Сигналы с выходов компараторов блока 9 в форме больше или меньше норм заданных источником эталонных уровней поступают на -вход блока 12. Блок 12 вырабатывает циклически следующие импульсы: импульс заряда суммарной емкости р-п перехода контролируемого прибора 4 и электрических цепей для его подключения и импульс измерения. Импульс заряда суммарной емкости блок 12 подает на управляющий вход .операционного усилителя 7 и включает диапазон измерения больших токов, обеспечивая на время действие импульса малое входное .сопротивление операционного усилителя 7, чем осущест ляет быстрый заряд суммарной емкост шунтирующей р-п переход. На время действия импульса измерения блок 12 после установления переходного процесса коммутации операционного усилитепя 7 анализирует сигналы поступающие с выходов компараторов .бло ка 9. При достижении током р-п пере хода контролируемого прибора 4 вели чины, соответствующей первому задан ному уровню тока 1, срабатывает соответствующий-компаратор блока 9, а блок 12 вырабатывает команду для запоминания текущего значения возрастающего напряжения на р-п переходе блоком 5 и команду запуска ана лого-цифрового преобразователя 6. Величина напряжения U на р-п переходе, соответствующая току 1 в циф ровой форме, с выхода аналого-цифро вого преобразователя б запоминается вычислителем 11. Напряжения, соответствующие токам 1 ,,..,Ig ,устро ство измеряет аналогично, но при из мерении больших токов, например; 1 , Ij блок 12 выдает сигнал на операционный усилитель 7 для включе ния соответствующего предела измере ния токов. При контроле больших уро ней токов вольт-амперной характеристики блок 12прекращает циклическую генерацию заряда суммарной емкости и непрерывно контролирует сигналы, поступающие с выходов компараторов блока 9, чем повышает точность определения напряжений для больших уровг ней тока с сохранением высокого быст родействия устройства. После запоминания вычислителем 11 величины напряжения и 5 , соответствующего максимашьному уровню контролируемого тока Ij./ блок 12 отключает напряжение источника 1 возрастающего напряжени На этом процесс определения одной ветви вольт-амперной характеристики заканчивается. Вторую ветвь вольтамперной характеристики устройства измеряют аналогично. В процессе контроля обратной ветви , вольт-амперной характеристики п ри действии на обратно смещаемый р-п переход контролируемого прибора 4, возрастающего в широком диапазоне напряжения, напряжение, возникающее на смежном обратносмещаемому р-п переходе, поступает на вход блока 8 сопряжения, обладающего боль шим входным сопротивлением.Напряжение с выхода блока 8 поступает на вход соответствующего компаратора блока 9. При возникновении аномальной электрической связи между смежными р-п переходами контролируемого прибора 4 напряжение на выходе соглас гзщего устройства 8 превысит ве лкчину эталонного уровня напряжения, заданного источником 10, присущую бездефектн1ым приборам, в результате чего срабатывает компаратор блока 9, а блок 12 выдает команды на блок 5 памяти и аналого-цифровой преобразователь б для измерения величины напряжения обратно смещающего р-п переход и вызывающего аномальную связь между р-п переходами контролируемого прибора 4, а затем отключает напряжение источника 1 при измерении вольт-амперной характеристики в диапазоне больших токов, например, 1 , ,предохраняя контролируемый прибор 4 от опасных локальных перегревов. Придавая таким образом контролю вольт-амперных характеристик новое, неприсущее известным устройствам, качество. В результате измерений вычислитель IIзапоминает напряжения U..., / соответствующие токам 1... ,а также напряжение U ,вызывающее аномальную связь между р-п переходами при наличии таковой. Обработку результатов измерений -выполняет вычислитель 11 согласно программируемому алгоритму, определяя принадлежность контролируемого прибора 4 соответствующей группе годности. Предлагаемое устройство за счет введения блоков 1,7,8 и соответствующих связей более эффективно по сравнению с известными, так как обеспечивает не только контроль вольт-амперных характеристик, но и испытание смежных р-п переходов, причем в одно и то же время с контролем вольт-амперных характеристик не только увеличивая время контроля последних, но и сокращая цикл измерений, повышая тем самым производительность устройства и расширяя его функциональные возможности. Кроме того, предлагаемое устройство, благодаря осуществлению одновременного испытания р-п переходов и контроля вольт-амперных характеристик ,. позволяет св.севременнр обнаружить скрытые дефекты, могущие привести к опасным локальным перегревам и предотвра.тить отказ испытуемого прибора от их воздействия при минимальном времени контроля, таким образом придавая осуществляемому контролю вольт-амперных характеристик дополнительное, неприсущее известным устройствам, качество. Путем задания отдельных значений токов,для которых устройство измеряет величину напряжений в соответст- вии с нормативно-технической докуентацией на величины обратных токов или прямых напряжений при заданном токе, устройство одновременно с контролем вольт-aMnejsHbix характеристик не только определяет соответствие обратных токов и напряжений нормам технической документации, но и позволяет .определить техноло