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

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых изделий ППИ (транзисторов, интегральных схем (ИС) и т.д.) и может быть использовано для сравнительной оценки надежности партий ППИ как в процессе производства, так и при входном контроле на предприятии-изготовителе радиоэлектронной аппаратуры.
Известен способ сравнительной оценки надежности партий ИС [1], в соответствии с которым на произвольных выборках интегральных схем из партий проводят измерение значений динамических параметров до и после воздействия различными по полярности напряжениям пяти электростатических разрядов, предельно допустимом по техническим условиям, и температурного отжига при допустимой максимальной температуре кристалла, а электростатические разряды подают на каждую из пар выводов интегральной схемы: вход - общая точка, выход - общая точка, питание - общая точка, вход - выход, количество циклов воздействия электростатических разрядов и температурного отжига составляет не менее трех, по количеству отказавших интегральных схем делают вывод о сравнительной надежности партий интегральных схем.
Недостаток данного способа - испытание является слишком трудоемким. Изобретение направлено на устранение недостатка и повышение функциональных возможностей способа.
В
Н
Предложенный способ сравнительной оценки надежности партий ППИ по надежности основывается на измерении электрического информативного параметра X до и после воздействия пятью импульсами ЭСР обеих полярностей потенциалом, допустимым по техническим условиям, на выводы ИС в последовательности, оговариваемой в технических условиях на изделие, и сравнении двух величин: коэффициентов конструктивно-технологического запаса К для верхнего или К для нижнего значения нормы информативного параметра и среднего значения изменения величины информативного параметра АХ после воздействия ЭСР.
Способ осуществляется следующим образом: от каждой партии ПЛИ (количество партий не ограничено) методом случайной выборки отбирают одинаковое количество изделий (не менее 25 от каждой партии) и измеряют значении информативного параметра. Затем проводят испытание изделий на чувствительность к ЭСР путем воздействия пятью ЭСР обеих полярностей напряжением, предельно допустимым по техническим условиям, на различные пары выводов. Для транзисторов это выводы: эмиттер-база; коллектор-база. Подача разрядов на выводы ИС осуществляется в последовательности, приведенной в таблице 1 [2].
Таблица 1
№ воздействия
Наименование выводов ИС
цифровых
аналоговых
1
Вход - общая точка
Вход - общая точка
2
Выход - общая точка
Вход - выход
3
Вход - выход
Выход - общая точка
4
Питание - общая точка
Питание - общая точка
В, ТУ
Н, ТУ
В
Н
i
i
iЭСР
i
iЭСР
<mover accent="true"><mi>Х</mi><mo>¯</mo></mover>
У каждого изделия вновь измеряют значение информативного параметра в нормальных условиях (при давлении 760 мм рт.ст. и температуре 15-30°C), затем для последнего измерения (т.е. для значений параметра после воздействия ЭСР) вычисляют коэффициент конструктивно-технологического запаса по формуле  для верхнего значения нормы параметра, или по формуле  для нижнего значения нормы параметра, где Х - верхнее значение нормы, оговоренное в технических условиях, Х - нижнее значение нормы, оговоренное в технических условиях, Х - верхнее значение параметра, определенное экспериментально, Х - нижнее значение параметра, определенное экспериментально,
- среднее значение параметра в выборке [3], и значение изменения информативного параметра для каждого изделия в выборке по формуле ΔX=|X-Х|, где Х - значение величины информативного параметра до воздействия ЭСР, Х - значение величины информативного параметра после воздействия пятью импульсами ЭСР различной полярности, далее находят среднее значение изменения величины информативного параметра АХ для выборки. По значениям коэффициентов запаса и средних значений величин изменения информативного параметра оценивают сравнительную надежность двух партий.
OL
OL
OL
OL
Способ был опробован на выборках из двух партий цифровых интегральных схем типа 134ЛБ1. От каждой партии было отобрано методом случайной выборки по 25 схем и измерены значения выходного напряжения низкого уровня U каждой ИС. После воздействия пятью ЭСР обеих полярностей, величиной 200 В, допустимой техническими условиями, на каждую пару выводов, оговоренных в таблице 1, было вновь измерено значение выходного напряжения низкого уровня U каждой ИС. Измеренные значения U, а также значения изменения величины после ЭСР ΔU представлены в таблице 2.
Таблица 2
Партия 1
Партия 2
Партия 1
Партия 2
№ ИС
U<sub>OL</sub>, В
U<sub>OL</sub>, В
Начало измерений
После ЭСР
Начало измерений
После ЭСР
ΔU<sub>OL</sub>, В
ΔU<sub>OL</sub>, В
1
2
3
4
5
6
7
1
0,19
0,18
0,14
0,11
0,01
0,03
2
0,13
0,12
0,12
0,13
0,01
0,01
3
0,17
0,17
0,12
0,14
0
0,02
4
0,16
0,16
0,15
0,12
0
0,03
5
0,17
0,16
0,16
0,14
0,01
0,02
6
0,16
0,16
0,15
0,14
0
0,01
7
0,18
0,17
0,15
0,14
0,01
0,01
8
0,19
0,18
0,15
0,21
0,01
0,06
9
0,18
0,16
0,17
0,16
0,02
0,01
10
0,14
0,13
0,22
0,16
0,01
0,06
11
0,15
0,11
0,15
0,16
0,04
0,01
12
0,18
0,17
0,17
0,14
0,01
0,03
13
0,19
0,18
0,19
0,20
0,01
0,01
14
0,17
0,16
0,21
0,18
0,01
0,03
15
0,17
0,17
0,19
0,17
0
0,02
16
0,15
0,14
0,18
0,15
0,01
0,03
17
0,14
0,14
0,13
0,12
0
0,01
18
0,14
0,13
0,15
0,14
0,01
0,01
19
0,16
0,15
0,23
0,14
0,01
0,09
20
0,17
0,15
0,16
0,21
0,02
0,05
21
0,18
0,17
0,16
0,15
0,01
0,01
22
0,14
0,14
0,16
0,14
0
0,02
23
0,18
0,18
0,15
0,13
0
0,02
24
0,18
0,16
0,14
0,14
0,02
0
25
0,17
0,16
0,19
0,17
0,01
0,02
<maths num="2"><math display="block"><mrow><mover accent="true"><mrow><msub><mi>U</mi><mrow><mi>O</mi><mi>L</mi></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow></math><img file="00000004.tif" he="6" wi="7" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
0,166
0,158
0,164
0,152
0,0096
0,0248
OL
OLTУ
OL
OL
В1ЭСР
OL1
В2ЭСР
OL2
Из таблицы 2 выбраны наибольшие значения U для каждой выборки и посчитаны средние значения этого параметра. Значение параметра, указанное в технических условиях, одинаково для обеих выборок и равно U≤0,3 В. Далее были посчитаны коэффициенты запаса для верхней нормы используемого параметра после воздействия ЭСР и средние значения изменения параметра U для каждой выборки. Коэффициенты запаса и средние значения изменения величины U равны К=4,58 и ΔU=0,0096 для первой выборки и К=1,25 и ΔU=0,0248 для второй выборки. Из полученного результата можно сделать вывод, что первая партия более надежна, чем вторая, так как коэффициент запаса после воздействия ЭСР для выборки из первой партии больше, чем для выборки из второй партии, а среднее значение изменения величины информативного параметра для выборки из первой партии меньше, чем для выборки из второй партии.
Источники информации
1. Патент РФ №2386975 G01R 31/26, опубл. 20.04.2010.
2. Горлов М.И., Ануфриев А.В., Воронцов И.В. Воздействие электростатических зарядов на изделия полупроводниковой электроники и радиоэлектронной аппаратуры // Воронеж: Воронежский государственный университет. 1987. - 160 с.
3. Горлов М.И., Ануфриев Л.И. Обеспечение и повышение надежности полупроводниковых изделий в процессе серийного производства // Мн.: Бестпринт, 2003. - 202 с.