СПОСОБ СРАВНИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИЗДЕЛИЙ
METHOD FOR COMPARATIVE ASSESSMENT OF SEMICONDUCTOR RELIABILITY

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых изделий ПЛИ (диодов, транзисторов и интегральных схем), и может быть использовано для сравнительной оценки надежности партий ПЛИ как на этапе производства, так и на входном контроле на предприятиях - изготовителях радиоэлектронной аппаратуры.
Известен способ сравнительной оценки надежности партий транзисторов [1], в соответствии с которым проводят выборочные испытания партий транзисторов воздействием электростатических разрядов. На каждый транзистор выборки подают электростатические разряды потенциалом вдвое большим, чем допустимый по техническим условиям, каждый раз повышая его на 20-30 В до появления параметрического или катастрофического отказа.
Недостаток данного способа - испытание является разрушающим. Представленное изобретение направлено на устранение этого недостатка и повышение функциональных возможностей способа.
<mrow><msubsup><mrow><mover accent="true"><mi>U</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mrow><mi>ш</mi><mtext> </mtext></mrow><mn>2</mn></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mrow><mover accent="true"><mi>U</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mrow><mi>ш</mi><mtext> </mtext></mrow><mn>2</mn></msubsup></mrow>
Достоинством предложенного способа является то, что сравнительная оценка партий ПЛИ основывается на измерении среднего значения квадрата напряжения низкочастотного шумов
до и после воздействия электростатическим разрядом ЭСР. Значение
измеряется на частотах 160 Гц и 1000 Гц. Напряжение ЭСР равно допустимому значению по техническим условиям (подается на половину выборки), а половина допустимого значения на другую половину выборки.
<mrow><msubsup><mrow><mover accent="true"><mi>U</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mrow><mi>ш</mi><mtext> </mtext></mrow><mn>2</mn></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mrow><mover accent="true"><mi>U</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mrow><mi>ш</mi><mtext> </mtext></mrow><mn>2</mn></msubsup></mrow>
Способ осуществляется следующим образом: от каждой партии одного типа (количество партий неограниченно) методом случайной выборки отбирают одинаковое количество изделий не менее 20 штук. У каждого из отобранных изделий проверяют значение
на частотах 160 Гц и 1000 Гц. Затем на половину отобранных изделий воздействуют ЭСР величиной, равной половине допустимой по техническим условиям, а на вторую половину - ЭСР величиной, равной допустимому значению. После воздействия ЭСР вновь проверяют значение
на частотах 160 и 1000 Гц. Для каждого изделия определяется параметр-показатель формы спектра γ до воздействия ЭСР и после по следующей формуле [2]:
<mrow><mi>γ</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>L</mi><mi>g</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mrow><msup><mrow><mover accent="true"><mi>U</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mn>2</mn></msup><msub><mrow /><mrow><mi>ш</mi><mn>160</mn></mrow></msub></mrow><mrow><msup><mrow><mover accent="true"><mi>U</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mn>2</mn></msup><msub><mrow /><mrow><mi>ш</mi><mn>1000</mn></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mi>L</mi><mi>g</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mrow><mn>1000</mn></mrow><mrow><mn>160</mn></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mo>,</mo></mrow>
<mrow><msubsup><mrow><mover accent="true"><mi>U</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mrow><mi>ш</mi><mtext> </mtext><mn>160</mn></mrow><mn>2</mn></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mrow><mover accent="true"><mi>U</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mrow><mi>ш</mi><mtext> </mtext><mn>1000</mn></mrow><mn>2</mn></msubsup></mrow>
где и
- значения низкочастотного шума на частотах 160 и 1000 Гц соответственно. Из техники известно [2], чем меньше значение показателя γ, тем выше надежность изделий.
<mrow><msubsup><mrow><mover accent="true"><mi>U</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mrow><mi>ш</mi><mtext> </mtext></mrow><mn>2</mn></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mrow><mover accent="true"><mi>U</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mrow><mi>ш</mi><mtext> </mtext></mrow><mn>2</mn></msubsup></mrow>
Способ был опробован на выборках по 20 шт. из двух партий ИС типа КТ209 (кремниевые маломощные, n-p-n-типа). После измерения на частотах 160 Гц и 1 кГц подавалось по пять импульсов ЭСР на выводы: коллектор «+», эмиттер «-», по модели «тела человека» [3]. Типовые значения и изменение значения квадрата напряжения шума
до и после воздействия ЭСР представлено в таблице 1. Расчет значения коэффициента γ представлены в таблице 2.
Если по таблице 1 нельзя сказать о тенденциях по надежности партий, то по таблице 2 четко определяется, что партия 2 является более надежной.
Источники информации
1. Горлов М.И., Ануфриев Л.И., Достанко А.И., Смирнов Д.Ю. Диагностика твердотельных полупроводниковых структур по параметрам низкочастотного шума. - Минск, Интегралполиграф, 2006. 112 с.
2. Патент РФ N2226698, G01R 31/26, опуб. 10.04.2004, бюл. №10.
3. Горлов М.И., Емельянов А.В., Плебанович В.И. Электрические заряды в электронике. - Мн.: Бел.наука, 2006. - 295 с.
Таблица 1
Изменение значения квадрата напряжения шума <maths num="10"><math display="block"><mrow><msubsup><mrow><mover accent="true"><mi>U</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mrow><mi>м</mi><mtext> </mtext></mrow><mn>2</mn></msubsup></mrow></math><img file="00000005.tif" he="7" wi="7" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
до и после воздействия ЭСР
Номер партии
Значение <maths num="11"><math display="block"><mrow><msubsup><mrow><mover accent="true"><mi>U</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mrow><mi>м</mi><mtext> </mtext></mrow><mn>2</mn></msubsup></mrow></math><img file="00000005.tif" he="7" wi="7" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
, мВ<sup>2</sup>, на частоте
Значение ЭСР, В
160 Гц
1000 Гц
до воздействия ЭСР
после воздействия ЭСР
до воздействия ЭСР
после воздействия ЭСР
1
85
87
49
53
500
97
98
55
57
1000
2
93
93
68
72
500
104
106
69
72
1000
Таблица 2
Расчет значения коэффициента γ
Номер партии
Значение γ
Значение ЭСР, В
до воздействия ЭСР
после воздействия ЭСР
1
0,3
0,27
500
0,31
0,3
1000
2
0,17
0,14
500
0,23
0,21
1000