close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY10133

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2007.12.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
H 01L 21/66
G 01R 31/26
СПОСОБ ОТБРАКОВКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ
НА ОСНОВЕ КРЕМНИЯ ПО РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ
(21) Номер заявки: a 20050494
(22) 2005.05.20
(43) 2007.02.28
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Объединенный институт физики твердого тела и полупроводников Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Коршунов Федор Павлович;
Марченко Игорь Георгиевич; Жданович Николай Евгеньевич (BY)
BY 10133 C1 2007.12.30
BY (11) 10133
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Объединенный
институт физики твердого тела и полупроводников Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) SU 1821842 A1, 1993.
RU 2204143 C2, 2003.
RU 2168735 C2, 2001.
RU 2032963 C1, 1995.
RU 2073254 C1, 1997.
US 4323842, 1982.
(57)
Способ отбраковки полупроводниковых приборов на основе кремния по радиационной стойкости, заключающийся в том, что осуществляют термическое и последующее радиационное воздействие на структуру приборов, измеряют электрический параметр прибора до и после воздействия и отбраковывают приборы по изменению этого параметра,
отличающийся тем, что отбраковку осуществляют в два этапа, на первом этапе формируют из однотипных приборов равные группы, осуществляют их термическую обработку
при 450 °С в течение 10 мин с введением термодоноров и выявляют группу, приборы которой имеют наибольшую относительную радиационную стойкость среди других групп,
определяемую по концентрации введенных термодоноров, на втором этапе осуществляют
радиационное воздействие путем облучения электронами с энергией 4 МэВ до дозы
6 ⋅ 1013 см −2 приборов из группы, выявленной на первом этапе.
Изобретение относится к области электричества, а более конкретно к методам испытания и контроля качества полупроводниковых приборов, и может быть использовано для
отбора радиационностойких приборов различных классов на основе кремния, содержащего кислород: диодов, транзисторов, тиристоров и т.п.
Одним из методов обеспечения радиационной стойкости полупроводниковой аппаратуры является отбраковка (выявление и исключение из числа комплектующих) потенциально ненадежных(наименее надежных) экземпляров приборов.
Известен способ [1] ускоренной отбраковки полупроводниковых приборов и выявления аномальных экземпляров с повышенной чувствительностью параметров к дестабилизирующим воздействиям радиации. Метод основан на известном физическом явлении,
BY 10133 C1 2007.12.30
суть которого состоит в активации гамма-электронным излучением скрытых дефектов в
приповерхностном слое приборной структуры. Способ трудоемок, требует сложного оборудования и имеет ограниченное применение. Он пригоден лишь для униполярных приборов. Низка его достоверность в оценке радиационной стойкости приборов, деградация
которых при радиационном воздействии обусловлена эффектами в объеме кристалла.
Известен способ [2] диагностирования полупроводниковых приборов по радиационной стойкости, заключающийся в предварительном облучении приборов тестовой дозой
радиации с последующим отжигом и исключением из партии изделий с наибольшим изменением параметров. Однако этот метод не является универсальным, поскольку неправильный выбор режима цикла облучение - отжиг может вызывать появление нестабильности параметров у годных приборов.
Известен способ [3] отбраковки кремниевых структур с р-п-переходами по радиационной стойкости, который позволяет из нескольких групп однотипных приборов выявить
группу с наибольшей (или наименьшей) радиационной стойкостью. Однако достоверность
индивидуальной отбраковки приборов этим способом достаточно низка, что ограничивает
возможности способа.
Способ [3] является наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому и
поэтому выбран в качестве прототипа.
Задача изобретения - повышение достоверности отбраковки полупроводниковых приборов на основе кремния, содержащего кислород.
Способ отбраковки полупроводниковых приборов на основе кремния по радиационной стойкости включает термическое и последующее радиационное воздействие на структуру приборов, измерение электрического параметра прибора до и после воздействия и
отбраковку приборов по изменению этого параметра.
Новым, по мнению авторов, является то, что отбраковку осуществляют в два этапа, на
первом этапе формируют из однотипных приборов равные группы, осуществляют их термическую обработку при 450 °С в течение 10 минут с введением термодоноров и выявляют группу, приборы которой имеют наибольшую относительную радиационную стойкость среди других групп, определяемую по концентрации введенных термодоноров, на
втором этапе осуществляют радиационное воздействие путем облучения электронами с
энергией 4 МэВ до дозы 6⋅1013см-2 приборов из группы, выявленной на первом этапе.
Сущность изобретения. Согласно экспериментальным данным [4], скорость деградации электрофизических характеристик кремния при одинаковых условиях радиационного
воздействия определяет примесно-дефектный состав полупроводникового материала. Основной технологической примесью для кремния является кислород. Концентрация этой
примеси даже в материале, полученном одним и тем же способом, может существенно
различаться. Так, в тянутом кремнии, выращенном методом Чохральского и являющемся
базовым материалом большинства диодов, транзисторов и тиристоров средней мощности,
концентрация кислорода может составлять от 1⋅1017 до 3⋅1018 см-2. Поэтому в условиях реального производства биполярные полупроводниковые приборы одного и того же типа
могут быть получены на исходном кремнии с различной концентрацией кислорода. При
исследовании характеристик облученных приборов на основе кислородного кремния этот
факт обязательно следует принимать во внимание, так как роль кислорода в образовании
радиационных дефектов чрезвычайно велика. Так, кислород входит в состав комплекса
вакансия - кислород (А-центра), основного радиационного дефекта в облученном п-типа
кремнии, с накоплением которого связаны практически все радиационные изменения этого материала, а следовательно, и приборов на его основе. Естественно, что эффективность
образования данного радиационного центра будет выше в том материале (а изменение параметров приборов при облучении сильнее), в котором концентрация кислорода будет
2
BY 10133 C1 2007.12.30
выше. Для проведения первого этапа (групповой) отбраковки приборов необходимо иметь
сравнительные данные о содержании кислорода в образцах приборов от каждой из этих
партий. Такую информацию можно получить путем сравнения скоростей введения в базовый материал приборов дефектов термообработки - термодоноров, посколькуо этот тип
дефектов в кремнии является чувствительным индикатором растворенного в кристалле
кислорода.
Данные о скорости введения термодоноров в базовый материал приборов можно получить косвенным путем, прослеживая изменение при термообработке какой-либо характеристики, чувствительной к изменению электропроводности базовой области приборной
структуры. Такой характеристикой является барьерная емкость р-п-перехода, составляющего прибор.
Проведение второго этапа отбраковки связано с проведением электронного облучения
приборов, обеспечивающего изменение их параметров, и последующего восстанавливающего отжига. Отбраковываются из партии те приборы, параметры которых после облучения имели наибольшие изменения. Отбракованные приборы в дальнейшем можно
использовать в менее жестких(по требованию к радиационной стойкости) условиях эксплуатации.
Пример конкретного выполнения.
Отбраковка проводилась на диодах типа КД202А до посадки их в корпуса. Диодные
структуры были получены на основе "кислородного" кремния марки КЭФ. Причем исходные пластины были вырезаны из четырех различных слитков кремния, поступивших на
завод-изготовитель. По принадлежности к каждому из этих слитков все полученные диоды были разбиты на 4 группы по 50 штук в каждой - всего 200 приборов. От каждой группы было отобрано по 5 образцов и измерена их барьерная емкость(СБ) при обратном смещении 100 В. Усредненное значение СБ диодов из каждой группы было одинаковым и
равным 50 пФ. После обработки приборов при 450 °С в течение 10 мин снова повторялась
процедура измерения СБ. Образцы из первой группы имели СБ = 60 пФ, второй - 75 пФ,
третьей - 80 пФ, четвертой - 100 пФ. Возрастание емкости у термообработанных приборов
связано с ростом проводимости диода за счет мелких донорных уровней в запрещенной
зоне кремния, увеличивающих концентрацию свободных носителей заряда в базе диода.
Причем там, где изменения СБ наибольшие (относительно исходной величины СБ = 50
пФ), там и концентрация введенных термодоноров тоже наибольшая. Поэтому можно
расположить исследованные группы диодов по степени убывания в них растворенного
кислорода: четвертая, третья, вторая и первая - и сделать вывод о том, что наибольшей
относительной радиационной стойкостью будут обладать приборы первой группы с наименьшей концентрацией кислорода.
Для проведения индивидуальной отбраковки приборов все 50 диодов из первой группы облучались при комнатной температуре электронами с энергией 4МэВ до дозы
6⋅1013см-2. Контролировалась величина времени жизни неравновесных носителей заряда
(τР) при высоком уровне инжекции, измеряемая методом Лэкса [5]. Статистика наблюдаемых изменений следующая. Количество диодов, у которых начальное значение τР уменьшилось на 20 %, составило 20 шт., на 70 % - 25 шт. и на 80 % - 5 шт. Термический отжиг
при 320 °С в течение 15 мин полностью восстанавливает параметры облученных диодов
до начальных значений. Приборы с минимальными изменениями τР (20 шт.) и являются
наиболее устойчивыми к воздействию излучений.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что из 200 штук приборов, представленных на испытания, наибольшая радиационная стойкость будет у 20 диодов из первой
группы.
3
BY 10133 C1 2007.12.30
Источники информации:
1. Чернышев А.А. и др. Радиационная отбраковка полупроводниковых приборов и
интегральных схем // Зарубежная электронная техника. - 1979. - № 5. - С. 3-25.
2. Ведерников В.В. Использование ионизирующих излучений для испытаний полупроводниковых приборов. Электронная техника. Сер. 2. Вып. 7(142), 1980. - С. 124-126.
3. А.с. СССР 1821842 А1, 1993.
4. Физические процессы в облученных полупроводниках / Под ред. Л.С. Смирнова. Новосибирск: Наука, 1977.
5. Lox В., Newstadter S.T. Transient response of p-n-junction. J. Appl. Phys. - 1984. Vol. 25. - № 9. - P. 1148-1154.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
84 Кб
Теги
by10133, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа