Способ сравнительной оценки стойкости партий интегральных схем к электростатическому разряду
METHOD FOR COMPARATIVE EVALUATION OF THE RESISTANCE OF BATCHES OF INTEGRATED CIRCUITS TO ELECTROSTATIC DISCHARGE

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам определения стойкости интегральных схем (ИС) к электростатическому разряду (ЭСР) при изготовлении радиоэлектронной аппаратуры.
Известные способы разбраковки полупроводниковых изделий по стойкости к ЭСР и по надежности в целом предполагают воздействие на изделие серии ЭСР до появления параметрического или катастрофического отказа [см., например, Патент 2226698 РФ, Опубл. 10.04.2004.], зачастую внося в структуру изделий необратимые изменения. При этом известно [см. Горлов М.И. Емельянов А. В., Плебанович В. И. Электростатические заряды в электронике. - Минск : Бел. Наука. - 2006. - 295 с.], что полупроводниковые изделия, в том числе и ИС, даже одной технологической партии, имеют разброс по числу импульсов ЭСР, приводящих к отказам изделий, зависящему как от напряжения ЭСР, так и его знака.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ отбраковки ИС по патенту 2146827 РФ, принятый за прототип, в соответствии с которым измеряют информативный параметр, на ИС подают единичный импульс ЭСР напряжением, составляющим половину допустимого по ТУ, а затем проводят температурный отжигпри максимально допустимой температуре p-n-перехода в течение 24-48 час, и ИС с информативными параметрами, выходящими после отжига за поле допуска, отбраковывают.
К недостаткам этого способа можно отнести необходимость последующего довольно длительного температурного отжига, который не восстанавливает полностью структуру полупроводникового изделия.
Изобретение направлено на упрощение процедуры и повышение достоверности сравнительной оценки стойкости партий ИС к электростатическому разряду. Это достигается тем, что для сравниваемых партий ИС строятся зависимости числа импульсов ЭСР, приводящих к отказам ИС, от напряжения ЭСР для импульсов разной полярности (пример таких зависимостей приведен на фиг. 1). Оказалось, что наиболее опасным для ИС, например типа К561ЛН2, является чередование полярности воздействующих импульсов ЭСР (на фиг. 1 этот вариант обозначен как «+/-»).
Технический результат достигается в предлагаемом способе, который осуществляется следующим образом. От сравниваемых партий однотипных ИС случайным образом берется выборка объемом 10-20 штук. На выводы «вход-выход» ИС подается ЭСР напряжением в 2 раза больше допустимого по ТУ по модели тела человека поочередно положительной и отрицательной полярности до тех пор, пока ИС не выйдет из строя. Затем на ИС следующей выборки из партии подаются импульсы ЭСР величиной на 250 В больше и далее процедура повторяется. Строится зависимость усредненного по каждой выборке числа импульсов ЭСР, приводящих к отказам, от напряжения ЭСР и партия ИС, у которой полученная зависимость будет лежать выше, принимается более стойкой к ЭСР по сравнению с другой партией, зависимость у которой будет лежать ниже.
Предложенный способ сравнительной оценки партий ИС по стойкости к ЭСР был опробован на двух партиях ИС типа К561ЛН2. От каждой партии методом случайного выбора было отобрано по 15 схем. На первые 5 ИС подаются разряды ЭСР как положительной, так и отрицательной полярности величиной 500 В (допустимое значение напряжения ЭСР равно 200 В) до тех пор, пока ИС не выйдут из строя. Затем на другие 5 ИС подается ЭСР величиной +-750 В, и далее на следующие 5 ИС подается ЭСР величиной +/-1000 В. Результаты измерений по двум партиям приведены в таблице 1.
Таблица 1
Число импульсов ЭСР, приводящих к отказу ИС
№ партии
U<sub>ЭСР</sub> = +-500 ВКоличество импульсов (N) ЭСР для ИС
U<sub>ЭСР</sub> = +-750 ВКоличество импульсов (N) ЭСР для ИС
U<sub>ЭСР</sub> = +-1000 ВКоличество импульсов (N) ЭСР для ИС
Усредненное значение N при U<sub>ЭСР</sub>
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
+-500
+-750
+-1000
1
153
159
147
152
149
132
135
129
131
137
115
118
109
116
111
152
133
114
2
160
148
149
155
153
135
136
134
131
132
117
114
115
117
118
153
134
116
Если сравнивать партии по стойкости к ЭСР, то более стойкой будет партий №2, т.к. усредненное значение количества воздействий ЭСР до выхода из строя больше, чем у партии № 1.
Упрощение процедуры оценки по сравнению с прототипом достигается за счет исключения длительного температурного отжига.