Способ сравнительных испытаний по надежности партий интегральных схем
Владельцы патента RU 2546998:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых интегральных схем (ИС). Сущность: из партий ИС методом случайной выборки отбирают одинаковое количество изделий (не менее 10 от каждой партии) и измеряют значение информативного параметра. Затем на каждую ИС всех выборок подают пять ЭСР одной и пять ЭСР другой полярности потенциалом, максимально допустимым по ТУ. Воздействию ЭСР должны подвергаться следующие выводы ИС: питание - общая точка, вход - питание, выход - питание, вход - выход. Затем измеряют значение информативного параметра. Далее все ИС хранят в нормальных условиях в течение 72 часов. Измеряют значение информативного параметра. Проводят термический отжиг всех ИС при температуре Т=100°С. Измеряют значение информативного параметра. Далее находят значения величин Δ1, Δ2, Δ3 для каждой ИС. По значениям Δ1, Δ2, Δ3 судят о сравнительной надежности партий ИС. 2 табл.
Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых интегральных схем (ИС), и может быть использовано для сравнительной оценки надежности партий ИС как в процессе производства, так и при входном контроле на предприятии-изготовителе радиоэлектронной аппаратуры.
Известен способ сравнительной оценки надежности партий полупроводниковых изделий (ППИ) [1], в соответствии с которым на ППИ осуществляется механическое воздействие и воздействие ЭСР при значениях, максимально допустимых по ТУ, а сравнение партий ППИ по надежности осуществляют, сравнивая минимальные, средние и максимальные значения информативного параметра до и после испытаний.
За основу взят способ сравнительной оценки надежности партий ИС [2], в соответствии с которым на произвольных выборках ИС из партий проводят измерение значений динамических параметров до и после воздействия различных по полярности напряжения пяти электростатических разрядов (ЭСР), предельно допустимых по техническим условиям (ТУ), и температурного отжига при допустимой максимальной температуре кристалла, а ЭСР подают на каждую из пар выводов ИС: вход - общая точка, выход - общая точка, питание - общая точка, вход-выход, количество циклов воздействия ЭСР и температурного отжига составляет не менее трех, по количеству отказавших ИС делают вывод о сравнительной надежности партий ИС.
Недостаток способа - трудоемкость испытаний. Изобретение направлено на устранение данного недостатка.
Предложенный способ сравнительных испытаний на надежность партий ИС основывается на измерении информативного параметра Х в исходном состоянии, после воздействия на ИС пяти импульсов ЭСР обеих полярностей потенциалом, предельно допустимым по ТУ, после хранения в течение 72 часов при нормальных условиях (атмосферном давлении, температуре Т=22±5°С), после термического отжига при температуре Тотж=100°С в течение 2 часов и сравнении трех величин: Δ1=Хнач-ХЭСР, Δ2=XЭСР-Xxp, Δ3=Ххр-Хотж, где Хнач - значение информативного параметра в начале измерений (в исходном состоянии), ХЭСР - значение информативного параметра после воздействия ЭСР, Ххр - значение информативного параметра после хранения в течение 72 часов, Хотж - значение информативного параметра после термического отжига при температуре Т=100°С.
Способ осуществляется следующим образом: от партий ИС (количество партий неограниченно, ИС должны быть однотипными) методом случайной выборки отбирают одинаковое количество изделий (не менее 10 от каждой партии) и измеряют значение информативного параметра. Затем на каждую ИС всех выборок подают пять ЭСР одной и пять ЭСР другой полярности потенциалом, максимально допустимым по ТУ. Воздействию ЭСР должны подвергаться следующие выводы ИС: питание - общая точка, вход - питание, выход - питание, вход-выход. Затем измеряют значение информативного параметра. Далее все ИС хранят в нормальных условиях в течение 72 часов. Измеряют значение информативного параметра. Проводят термический отжиг всех ИС при температуре Т=100°С. Измеряют значение информативного параметра. Далее для каждой ИС находят значения величин Δ1, Δ2, Δ3. По значениям Δ1, Δ2, Δ3 судят о сравнительной надежности партий ИС.
Способ был опробован на выборках из двух партий ИС типа К155ЛЕ1 (четыре логических элемента 2ИЛИ-НЕ, выполненные по ТТЛ технологии с окисной изоляцией карманов). Из каждой партии ИС методом случайной выборки было отобрано по 10 ИС. В качестве информативного параметра было выбрано среднеквадратичное значение напряжения низкочастотного шума (НЧШ)
Таблица 1 | |||||||
Результаты испытания выборки из партии 1 | |||||||
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
||||
№ ИС | Δ1 | Δ2 | Δ3 | ||||
1 | 14,48 | 14,61 | 14,46 | 14,48 | -0,13 | 0,15 | -0,02 |
2 | 14,19 | 14,30 | 14,29 | 14,26 | -0,11 | 0,01 | 0,03 |
3 | 14,81 | 14,9 | 14,88 | 14,86 | -0,09 | 0,02 | 0,02 |
4 | 14,68 | 14,76 | 14,79 | 14,79 | -0,08 | -0,03 | 0 |
5 | 14,4 | 14,65 | 14,41 | 14,34 | -0,25 | 0,24 | 0,07 |
6 | 14,68 | 14,76 | 14,7 | 14,72 | -0,08 | 0,06 | -0,02 |
7 | 14,27 | 14,34 | 14,34 | 14,39 | -0,07 | 0 | -0,05 |
8 | 14,43 | 14,69 | 14,38 | 14,47 | -0,26 | 0,31 | -0,09 |
9 | 14,52 | 14,60 | 14,58 | 14,56 | -0,08 | 0,02 | 0,02 |
10 | 14,48 | 14,64 | 14,64 | 14,66 | -0,16 | 0 | -0,02 |
Таблица 2 | |||||||
Результаты испытаний выборки из партии 2 | |||||||
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
||||
№ ИС | Δ1 | Δ2 | Δ3 | ||||
1 | 14,23 | 14,48 | 14,32 | 14,33 | -0,25 | 0,16 | -0,01 |
2 | 14,28 | 15,07 | 14,99 | 14,45 | -0,79 | 0,08 | -0,54 |
3 | 14,15 | 14,29 | 14,30 | 14,26 | -0,14 | -0,01 | 0,04 |
4 | 14,11 | 14,48 | 14,48 | 14,22 | -0,37 | 0 | 0,26 |
5 | 14,18 | 14,31 | 14,22 | 14,24 | -0,13 | 0,09 | -0,02 |
6 | 14,22 | 14,37 | 14,30 | 14,29 | -0,15 | 0,07 | 0,01 |
7 | 14,4 | 14,65 | 14,66 | 14,59 | -0,25 | -0,01 | 0,07 |
8 | 14,29 | 14,32 | 14,30 | 14,29 | -0,03 | 0,02 | 0,01 |
9 | 14,46 | 14,59 | 14,46 | 14,40 | -0,13 | 0,13 | 0,06 |
10 | 14,21 | 14,35 | 14,34 | 14,36 | -0,14 | 0,01 | -0,02 |
Из таблиц видно, что для каждой ИС величины Δ1, Δ2, Δ3 могут иметь как отрицательные, так и положительные значения, причем Δ1 всегда отрицательна. Величины Δ2, Δ3 могут быть как положительны, так и отрицательны. В первой выборке общее число отрицательных значений величин Δ2 и Δ3 девять (ноль считаем за отрицательное значение). Во второй выборке общее число отрицательных значений величин Δ2 и Δ3 семь. Таким образом, общее число отрицательных значений величин Δ1, Δ2, Δ3 в первой выборке больше, чем во второй. На основании этого делаем вывод, что вторая партия более надежна, чем первая.
Источники информации
1. Патент РФ №2381514, G01R 31/26, опубл. 10.02.2010.
2. Патент РФ №2386975, G01R 31/26, опубл. 20.04.2010.
Способ сравнительных испытаний на надежность партий интегральных схем, в соответствии с которым на произвольных одинаковых выборках из партий, составляющих не менее 10 интегральных схем, проводят измерение среднеквадратичного значения напряжения низкочастотного шума до и после воздействия пятью электростатическими разрядами (ЭСР) обеих полярностей потенциалом, предельно допустимым по ТУ, на выводы «питание - общая точка», «вход - питание», «выход - питание», после хранения в нормальных условиях в течение 72 часов и после температурного отжига в течение 2 часов при температуре 100°С, отличающийся тем, что после измерений для каждой ИС находят значения величин Δ1=Хнач-ХЭСР, Δ2=ХЭСР-Ххр, Δ3=Ххр-Хотж, где Хнач - среднеквадратичное значение напряжения низкочастотного шума до воздействия ЭСР, ХЭСР - среднеквадратичное значение напряжения низкочастотного шума после воздействия ЭСР, Ххр - среднеквадратичное значение напряжения низкочастотного шума после хранения в течение 72 часов, Хотж - среднеквадратичное значение напряжения низкочастотного шума после термического отжига при температуре Т=100°С, по соотношению общего количества отрицательных значений Δ1, Δ2, Δ3 для выборок судят о сравнительной надежности партий ИС.