close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Способы сравнительной оценки партий полупроводниковых изделий по качеству и надежности.

код для вставкиСкачать
УДК 621.382
СПОСОБЫ СРАВНИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ПАРТИЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИЗДЕЛИЙ
ПО КАЧЕСТВУ И НАДЕЖНОСТИ
М.И. Горлов, Е.А. Антонова, Р.М. Тихонов
Предложены способ сравнительной оценки партий транзисторов по надежности и способ сравнительной
оценки партий интегральных схем по стойкости к электростатическим разрядам
Ключевые слова: электростатический разряд, низкочастотный шум, качество, надежность
В первые годы выпуска интегральных схем
1
(ИС)
повышенной
надежности
одно
из
предприятий,
разрабатывающих
и
изготавливающих системы управления ракетнокосмического комплекса (РКК), одновременно с
проведением входного контроля, заключающего в
измерении основных электрических параметров,
строило гистограммы распределения значений этих
параметров. Партии ИС, имеющие распределение с
большим запасом по электрическим параметрам,
использовались
для
производства
систем
управления РКК, с худшим распределением –
использовались для изготовления наземной
аппаратуры. Вышесказанное – пример простейшего
способа
сравнительной
оценки
партий
полупроводниковых изделий (ППИ) по качеству и
надежности. За последние 20 лет изобретено
множество
диагностических
способов
сравнительной оценки партий ППИ, в том числе и
учеными кафедры полупроводниковой электроники
и наноэлектроники [1,2.3].
СПОСОБ СРАВНИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ПАРТИЙ
ТРАНЗИСТОРОВ ПО НАДЕЖНОСТИ
Известно [4], что с увеличением подаваемого
напряжения электростатического разряда (ЭСР) на
ППИ, в том числе и на транзисторы, их
электрические параметры изменяются в худшую
сторону. Известен способ [5] сравнительной оценки
надежности партий транзисторов по влиянию
величины ЭСР на появление параметрических и
катастрофических
отказов.
При
этом
на
транзисторы подается ЭСР потенциалом вдвое
большим, чем допустимый по техническим
условиям (ТУ) с последующим его увеличением
ступенчато на 20-30 В.
Недостаток данного метода: необходимость
проведения воздействия ЭСР, начиная с удвоенной
величины допустимого по ТУ напряжения разряда
и продолжения увеличения напряжения до
Горлов Митрофан Иванович – ВГТУ, д-р техн. наук,
профессор, тел. (473) 2437695
Антонова Екатерина Александровна – ВГТУ, аспирант,
е-mail: Eant@inbox.ru
Тихонов Роман Михайлович – ВГТУ, аспирант,
тел. (473) 2437695
появления
параметрического
или
катастрофического отказа.
Мы же предлагаем подавать ЭСР отдельно на
переходы
эмиттер-база
и
коллектор-база
потенциалом, начиная с допустимого по ТУ, а
затем увеличивая его, но не более чем в два раза, с
числом
воздействий
соответственно
5,4,2,1
различной
полярности.
Значения
величины
2
низкочастотного шума U ш измеряются на
различных переходах до испытаний и после
каждого последующего воздействия ЭСР. По
разности значений интенсивности шума на
переходах эмиттер-база и коллектор-база судят о
потенциальной надежности сравниваемых партий
транзисторов.
Были
выбраны
мощные
биполярные
транзисторы p-n-p проводимости типа КТ838А, у
которых измеряли величину интенсивности шума
2
U ш при прямом рабочем токе 3мА до и после
воздействия
ЭСР.
Воздействие
ЭСР
осуществлялось по модели тела человека [4] с
потенциалом 500В (допустимое значение по ТУ),
650В, 850В, 1000В с числом воздействий
соответственно 5,4,2,1 различной полярности.
2
Результаты измерений U ш , а также значения
2
2
изменения величины ∆ = U ШЭБ − U ШКБ (разность
напряжения шума эмиттерного и коллекторного
перехода) после воздействия ЭСР приведены в
таблицах 1 и 2.
В табл. 1 и 2 показаны результаты измерений
2
Uш
при различных напряжениях с целью
представления измерения низкочастотного шума с
увеличением напряжения. Практически замеряют
2
U ш начальное и после 1000В. На второй партии
замеры проведены только после воздействия ЭСР
напряжением 1000В (рис.1).
Так как в данном методе воздействие ЭСР
осуществляют напряжением больше допустимого,
то он может применяться только для выборочной
оценки партий транзисторов по потенциальной
надежности. Из рис.1 видно, что партия I более
надежна, чем партия II.
Таблица1
№
транзи
стора
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
№
транзи
стора
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2
ш
Значения U ,мкВ , переходов транзисторов типа КТ838А после воздействия ЭСР потенциалом, В
0 (нач)
5 ЭСР 500В
4 ЭСР 650В
2 ЭСР 850В
1 ЭСР 1000В
кб
эб
кб
эб
кб
эб
кб
эб
кб
эб
60,96
62,24
61,1
63,3
63,5
66,3
69,97
74,2
83,04
88,5
47,86
51,99
49,6
54,5
50,4
56,1
55,09
61,9
72,09
79,79
51,95
53,67
54,24
56,9
54,91
58,2
58,47
63,8
74,84
81,47
54,93
56,93
57,21
60,4
59,38
63,4
62,52
68
77,39
84,73
47,38
50,72
48,83
52,3
48,77
53
53,18
58,3
70,95
78,52
60,3
63,04
62,18
65,6
64,06
68,6
71,44
77,5
82,48
90,84
58,55
59,49
57,87
59,49
61,7
64,1
70,16
73,5
82,41
87,29
43,63
47,26
43,32
47,26
46,53
51,7
48,59
54,7
67,06
75,06
47,16
50,96
48,7
52,9
49,1
53,8
52,9
58,4
70,98
78,76
60,55
62,95
63,64
67,4
66,84
71,7
75,24
81,4
83,75
92,4
0 (нач)
1,28
4,13
1,72
2
3,34
2,74
0,94
3,63
3,8
2,4
2
Значения ∆ , мкВ2 после воздействия ЭСР потенциалом, В
5 ЭСР 500В
4 ЭСР 650В
2 ЭСР 850В
2,2
4,9
2,66
3,19
3,47
3,42
1,62
3,94
4,2
3,76
2,8
5,7
3,29
4,02
4,23
4,54
2,4
5,17
4,7
4,86
Рис.1
Пример
сравнительной оценки
надежности
осуществления
способа
партий транзисторов по
СПОСОБ СРАВНИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ПАРТИЙ
ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ ПО СТОЙКОСТИ К
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИМ РАЗРЯДАМ
В предлагаемом способе ЭСР подается на ИС
только дважды: напряжением, допустимым по ТУ,
и превышающим допустимое например в 2,5 раза,
при котором еще не появляются параметрические
или
катастрофические
отказы.
Величина
повышенного напряжения ЭСР определяется для
каждого типа схемы экспериментально.
До испытаний и после подачи ЭСР измеряют
информативный параметр, по относительному
4,23
6,81
5,33
5,48
5,12
6,06
3,34
6,11
5,5
6,16
Таблица 2
1 ЭСР 1000В
5,46
7,7
6,63
7,34
7,57
8,36
4,88
8
7,78
8,65
изменению которого судят о надежности ИС. Так
как эти испытания считаются разрушающими, то
их применяют для сравнительной оценки партий
ИС по надежности и стойкости к ЭСР.
Способ был апробован на случайно
отобранных 10 ИС типа AD711 (оперативный
усилитель,
выполненный
по
биполярной
технологии), у которых измеряли величину тока
потребления в статическом режиме, значение
которого по ТУ не более 3мА, т.е. Iпор≤3мА.
Измерения проводили при нормальном напряжении
питания ±15В, схема включения ИС – повторитель
(интегрирующий вход соединен с выходом) с
заземленным
неинвентирующим
входом.
Воздействие ЭСР осуществляли по модели тела
человека [4] с допустимым по ТУ потенциалом
2000В и превышающим допустимый в 2,5 раза, то
есть потенциалом равным 5000В. На рис.2 показано
экспериментально на четырех образцах, что этот
потенциал увеличивает значение тока потребления,
оставляя его в пределах норм ТУ.
Результаты измерений, а также значения
относительного
изменения
величины
тока
потребления до и после воздействия ЭСР
величиной 5000В М=IпотрЭСР/Iпотр представлены в
табл. 3.
№ ИС
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Таблица 3
Значение Iпотр, мА, после
М
ЭСР напряжением, В
Нач.значение
5000В
1,76
2,80
1,59
1,10
2,01
1,83
1,74
2,59
1,49
1,93
2,26
1,17
1,29
2,17
1,68
2,01
2,44
1,21
1,58
2,33
1,48
1,02
1,92
1,88
1,24
2,09
1,69
1,13
1,81
1,60
На рис. 3 показан график распределения
значений М для двух партий. Видно, что партия №2
менее стойка к ЭСР.
Рис.3. График распределения значений М от
номера ИС для двух партий
Таким
образом,
2
при
использовании
2
критерия ∆ =U ШЭБ −U ШКБ (разность напряжения
шума эмиттерного и коллекторного перехода) для
транзисторов и критерия М=IпотрЭСР/Iпотр для ИС
можно разделить партии по надежности.
Литература
Рис. 2. Зависимость Iпотр, мА от напряжения ЭСР
для четырех образцов
1. Горлов М.И. Диагностические методы контроля
качества и прогнозирущей оценки надежности
полупроводниковых изделий / М.И. Горлов, В.А.
Емельянов, А.Г. Адамян. – Мн.: Бел.наука. – 2003.– 96 с.
2. Горлов М.И. Диагностика твердотельных
полупроводниковых
структур
по
параметрам
низкочастотного шума / М.И. Горлов, Л.П. Ануфриев,
Смирнов.
–
Минск:
А.П.
Достанко,
Д.Ю.
Интегралполиграф, 2006. – 112с.
3. Горлов М.И. Технологические отбраковочные и
диагностические
испытания
полупроводни-ковых
изделий / М.И Горлов, В.А. Емельянов, Д.Л. Ануфриев. –
Мн.: Бел.наука. – 2006.–367с.
4. Горлов М.И. Электростатический заряд в
электронике / М.И. Горлов, А.В. Емельянов, В.И.
Плебанович. – Мн.: Бел.наука. – 2006.–295с.
5. Патент РФ №2226698. МПК G01R31/26.
Опубликован 10.04.2004. бил. №10.
Воронежский государственный технический университет
METHODS OF COMPARISON OF PARTIES SEMICONDUCTOR PRODUCTS FOR QUALITY
AND RELIABILITY
M.I. Gorlov, E.A. Antonova, R.M. Tikhonov
Are offered a way of a comparative estimation of parties of transistors on reliability and a way of a comparative
estimation of parties of integrated schemes on firmness to electrostatic categories
Key words: the electrostatic category, low-frequency noise, quality, reliability
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
5
Размер файла
257 Кб
Теги
партии, надежности, оценки, способы, полупроводниковые, качества, изделия, сравнительный
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа