СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ ПО НАДЕЖНОСТИ
METHOD FOR SEPARATION OF INTEGRATED CIRCUITS BY RELIABILITY

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности интегральных схем (ИС) как логических, так и аналоговых, и может быть использовано как в процессе производства, так и на входном контроле на предприятиях - изготовителях радиоэлектронной аппаратуры.
Известен способ выделения ИС повышенной надежности [патент РФ №2365930 G01R 31/26. Опубликован 27.08.2009] путем отбора ИС по относительному изменению критического напряжения питания (КНП) при нормальной и повышенной температуре. Недостатком способа является необходимость измерения КНП каждого образца ИС при повышенной температуре, что очень трудоемко.
Наиболее близким к предлагаемому и принятому за прототип является способ [патент РФ №2537104 G01R 31/26. Опубликован 27.12.2014], по которому КНП измеряют до и после электротермотренировки продолжительностью до 100 ч и после термического отжига в течение 4-10 часов при температуре, максимально допустимой для данного типа ИС, а разделение ИС по надежности проводят по оптимальному значению изменения КНП, рассчитанному по заданной формуле.
Недостатком способа является большая трудоемкость, обусловленная необходимостью измерения КНП каждого образца ИС после длительной электротермотренировки и термического отжига.
Изобретение направлено на снижение трудоемкости путем упрощения и снижение времени испытаний.
Предлагаемый способ основан на измерении электрических информативных параметров ИС при номинальном и критическом напряжении питания до и после воздействия 20-ю электростатическими разрядами (ЭСР) обеих полярностей напряжением, предельно допустимым по техническим условиям (ТУ) обеих полярностей на каждую пару выводов «вход-выход». Для выявления потенциально ненадежных изделий определяют изменение информативного параметра путем вычисления разность значений параметра до и после 20-и воздействий электростатических разрядов обеих полярностей, вычисляют среднее значение изменения информативного параметра при номинальном и критическом напряжении питания, определяют потенциально ненадежные изделия в представительной выборке ИС, для которых среднее значение изменения информативного параметра примерно в 4-5 раз больше минимального среднего значения в выборке.
OL
OH
Для проверки способа случайным образом было отобрано 10 ИС типа 1564ТЛ2 (6 триггеров Шмидта). У них были измерены значения КНП, а также электрические информативные параметры (выходное напряжение логического нуля U, логической единицы U, ток потребления) при номинальном и критическом напряжениях питания. Затем на каждую пару выводов «вход-выход» каждой ИС осуществлялись воздействия ЭСР потенциалом, максимально допустимым значением, указанном в технических условиях на ИС, по 20 воздействий обеих полярностей.
OL
Как показали измерения, изменение значений КНП мало и не позволяет сделать заключение о стойкости ИС к ЭСР. Наиболее заметной и показательной являлась разность значений параметра U до и после воздействия 20-ти ЭСР при номинальном напряжении (табл. 1) и при критическом напряжении питания (табл. 2).
OL
Из таблиц 1 и 2 видно, что при номинальном напряжении питания наибольшее изменение параметра U наблюдалось у схем №6 и №7, при критическом напряжении питания - у схем №2 и №6.
Из результатов испытаний видно, что для получения более точного прогноза нужно учитывать оба параметра, например, как усредненное значение, представленное в табл. 3
OL CP
OL
Показанные в табл.3 данные позволяют определить ИС №6 как потенциально менее стойкую к ЭСР. Для ИС №6 ΔU=1,05 мВ примерно в 5 раз выше минимального ΔU=0,2 мВ. Этот вывод подтвержден испытаниями ИС на надежность в течение 100 ч в режиме, указанном в ТУ при температуре, равной 125°С. ИС №6 имела параметрический отказ.
Способ обеспечивает существенное снижение времени испытания на выявление ненадежных ИС, отсуствуют длительные электротермотренировка и отжиг изделий. Время, необходимое на осуществление 20-и воздействия ЭСР на ИС во много раз меньше, чем длительность электротермотренировки и термического отжига. Достаточность воздействия ЭСР позволила упростить испытание выборки изделий и при этом получить достоверные данные по надежности ИС.