СПОСОБ РАЗБРАКОВКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИЗДЕЛИЙ ПО СТОЙКОСТИ К ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИМ РАЗРЯДАМ
METHOD TO SORT SOLID-STATE DEVICES BY THEIR RESISTANCE TO ELECTROSTATIC DISCHARGES

Изобретение относится к области электротехники, в частности к производству и эксплуатации полупроводниковых изделий (ППИ), и может быть использовано для отбраковки из партии полупроводниковых изделий, менее стойких к электростатическим разрядам (ЭСР) как в процессе производства, так и на входном контроле на предприятиях-изготовителях радиоэлектронной аппаратуры.
Известные методы разбраковки полупроводниковых изделий по стойкости к ЭСР и по надежности в целом, предполагают воздействие на ППИ электростатических разрядов (с помощью специальной установки) до появления параметрического или катастрофического отказа [1], зачастую, внося в структуру изделий необратимые изменения.
Наиболее близким по технической сущности является известный способ отбраковки интегральных схем, принятый за прототип [2], в соответствие с которым на интегральную схему подают импульс ЭСР напряжением, составляющим половину опасного, а затем проводят температурный отжиг.
К недостаткам способа можно отнести необходимость наличия специальной установки, имитирующей воздействие ЭСР, и необходимость последующего температурного отжига, который полностью не восстанавливает структуру полупроводникового изделия.
Изобретение направлено на упрощение функциональных возможностей диагностических способов. Это достигается тем, что в p-n переходах полупроводниковых изделий, помещенных в электрическое поле, создают потенциалы, величины которых зависят от величины разделительной емкости, расположенной между источником поля и заземленной плоскостью. Из работы [3] известно, что при потенциалах источника до 5 кВ вероятность разряда мала до тех пор, пока p-n переход расположен между плоскостью источника поля и заземленной плоскостью при суммарном зазоре не менее 2,5 мм.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Перед началом испытаний проводится замер информативного параметра каждого изделия. Информационный параметр должен, по возможности, наиболее полно характеризовать функционирование изделия и изменяться под воздействием электрического поля. Берется, например, стандартный монитор, напряжение электрического поля которого на поверхности экрана составляет не менее 5 кВ. На металлической заземленной пластине (держатель) размещают ППИ и подносят к экрану монитора на определенное расстояние. После выноса изделия из поля замеряется информативный параметр. Для каждого типа ППИ экспериментальным путем для данного электрического поля находят критическое расстояние от поверхности экрана до изделия, при котором происходит разряд, приводящий к катастрофическому отказу изделия. Для разбраковки ППИ по стойкости к ЭСР это расстояние увеличивается до величины, определяемой экспериментально так, чтобы отбраковались потенциально нестойкие к ЭСР изделия путем сравнения значений информативных параметров, измеренных до и после воздействия электрического поля.
Приведем пример применения предложенного способа для разбраковки интегральных схем типа 134ИР1 (логические схемы с окисной изоляцией карманов). В качестве информативного параметра использован параметр: выходное напряжение логического нуля UoL. Экспериментально установили, что ЭСР происходил при внесении схемы в электрическое поле монитора EGA напряжением 10 кВ на расстоянии 1,5 мм от экрана. На расстоянии 2,5 мм от экрана тридцатикратное внесение схемы в электрическое поле монитора показало отсутствие ЭСР, но наблюдалось изменение информативного параметра в разной степени для различных схем. Взяв за основу: электрическое поле монитора EGA, трехкратное внесение схем в поле на расстоянии 2,5 мм от экрана, установив для менее стойких ИС изменение информативного параметра более чем на 10%, - из партии 50 штук отбракованы 3 схемы как потенциально менее стойкие к ЭСР.
В зависимости от требований по разбросу в партии ПЛИ по стойкости к ЭСР можно или уменьшать расстояние, или увеличивать число внесений изделий в электрическое поле, или уменьшать допуск на изменение информативного параметра.
Источники информации
1. Патент РФ №2226698. опубл. 10.04.004.
2. Патент РФ №2146827, опубл. 20.03.2000.
3. Unger В.A. Electrostatic failure in semiconductors. // Europen Semiconductor Production Electrostatics, 1982, №4. P.22-28.