Способ разделения транзисторов по надежности
Владельцы патента RU 2507525:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к обеспечению качества и надежности полупроводниковых изделий (ПЛИ), в частности транзисторов, и может быть использовано как на этапе производства, так и на этапе применения. Способ разделения транзисторов по надежности включает измерение низкочастотного шума, при этом измерение напряжения низкочастотного шума перехода эмиттер-база проводят до и после воздействия рентгеновским излучением дважды: после облучения половины дозы и полной дозы допустимой по техническим условиям, и по поведению параметра низкочастотного шума разделяют транзисторы на надежные и потенциально ненадежные. Технический результат - повышение достоверности способа без превышения допустимых воздействующих факторов. 1 ил.
Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к обеспечению качества и надежности полупроводниковых изделий (ППИ), в частности транзисторов, и может быть использовано как на этапе производства, так и на этапе применения.
Известно из основ надежности ППИ [1], что надежность конкретных изделий определяется количеством содержащихся в них внутренних дефектов (дислокации, неконтролируемых примесей и других точечных дефектов). При радиационном облучении ППИ одним из основных эффектов является накопление заряда на внутренних дефектах, изменяющее поверхностное состояние на границе раздела диэлектрик-полупроводник, внутреннее электрическое поле p-n-перехода, что приводит к изменению электрических параметров, отражающих повышение концентрации дефектов и как результат -снижение надежности каждого изделия.
Известно также из результатов технологических отбраковочных и диагностических испытаний ППИ [2], что наличие дефектов в структуре ППИ неизбежно отражается на характере процессов, связанных с переносом тока через структуру, что приводит к флуктуациям проводимости и воспринимается во внешней цепи как низкочастотный шум (НЧШ), уровень которого пропорционален скорости деградации структуры.
Известен способ отбраковки потенциально ненадежных ППИ [3], когда по критерию шумового: параметра отбраковываются изделия с большими шумами как потенциально ненадежные. Недостаток способа то, что можно отбраковать до 15% надежных изделий.
Наиболее близким аналогом является способ определения потенциально ненадежных ППИ [4], состоящий в том, что после измерения интенсивности шумов пропускают через испытуемое изделие импульс тока, в 1,5-5 раз превышающей по амплитуде предельно допустимое значение, затем вновь измеряют интенсивность шума и по отношению результатов двух измерений судят о потенциальной надежности изделий.
Недостатком способа является подача импульса, в 1,5-5 раз превышающего допустимые по техническим условиям значения, что может вызвать необратимые процессы в структуре изделий, которые могут привести к недостаточной достоверности результатов и преждевременного отказа изделий в эксплуатации.
Изобретение направлено на повышение достоверности способа без превышения допустимых воздействующих факторов. Это достигается тем, что до и после воздействия рентгеновского излучения дозой около половины допустимой и предельной дозы, допустимой техническими условиями, измеряется интенсивность шума на переходе эмиттер-база транзисторов, как наиболее чувствительном переходе. По значениям напряжения низкочастотного шума
Пример осуществления способа.
Методом случайной выборки было отобрано 10 кремниевых транзисторов КТ3102ЖМ. Для каждого транзистора были измерены значения низкочастотного шума
Таблица | |||
Значения напряжения низкочастотного шума транзисторов КТ3102ЖМ для перехода эмиттер-база до и после рентгеновского облучения | |||
№ транзистора | Значение шума ![]() |
||
начальное | после 3600 Р | после 9000 Р | |
1 | 15,49 | 15,21 | 15,17 |
2 | 15,51 | 15,24 | 15,17 |
3 | 15,4 | 15,16 | 15,09 |
4 | 15,45 | 15,27 | 15,58 |
5 | 15,47 | 15,2 | 15,12 |
6 | 15,4 | 15,17 | 15,69 |
7 | 15,45 | 15,35 | 14,67 |
8 | 15,38 | 15,15 | 15,1 |
9 | 15,44; | 14,38 | 15,56 |
10 | 15,45 | 15,3 | 15,5 |
Из табл. и рис. видно, что значение напряжения низкочастотного шума у транзисторов КТ3102ЖМ монотонно увеличивается после облучения (транзисторы №1, 2, 3, 5, 8), у ряда транзисторов (№4, 6, 10) значение
Дополнительные испытания всех транзисторов на безотказность в течение 100 ч при повышенной температуре показали, что транзисторы №7, №9 имели параметрический отказ.
Если оценить потенциальную надежность транзисторов, то можно предположить, что транзисторы №1, 2, 3, 5, 8 будут иметь повышенную надежность, транзисторы №4, 6, 10 будут иметь надежность, соответствующую техническим условиям, а транзисторы №7, 9 - потенциальную ненадежность.
Источники информации
1. Чернышев А.А. Основы надежности полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. - М.: Радио и связь, 1988. - 256 с.
2. Горлов М.И., Емельянов В.А., Ануфриев Д.Л. Технологические отбраковочные и диагностические испытания полупроводниковых изделий. - Мн.: Белорусская наука. 2006. - 367 с.
3. Горлов М.И., Ануфриев Л.П., Бордюжа О.Л. Обеспечение и повышение надежности полупроводниковых приборов и интегральных схем в процессе серийного производства. - Мн.: Интеграл, 1997. - 318 - 320 с.
4. Авторское свидетельство СССР №490047, G01R 31/26, 1976.
Способ разделения транзисторов по надежности, включающий измерение низкочастотного шума, отличающийся тем, что измерение напряжения низкочастотного шума перехода эмиттер-база проводят до и после воздействия рентгеновским излучением дважды: после облучения половины дозы и полной дозы, допустимой по техническим условиям, и по поведению параметра низкочастотного шума разделяют транзисторы на надежные и потенциально ненадежные.