close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY11849

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.04.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
H 01L 21/66
G 01R 31/26
СПОСОБ УСКОРЕННОЙ ОТБРАКОВКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ
ПРИБОРОВ С ПОВЫШЕННОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬЮ
ПАРАМЕТРОВ К ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ
(21) Номер заявки: a 20071011
(22) 2007.08.10
(71) Заявитель: Государственное научнопроизводственное
объединение
"Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению" (BY)
(72) Авторы: Марченко Игорь Георгиевич; Жданович Николай Евгеньевич (BY)
BY 11849 C1 2009.04.30
BY (11) 11849
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научно-производственное объединение "Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси
по материаловедению" (BY)
(56) ВЕДЕРНИКОВ В.В. и др. // Электронная техника. Серия 2. Полупроводниковые приборы. - Москва: Электроника, 1980. - Вып. 7 (142). - С. 124-127.
BY a20050494, 2007.
RU 2006100626 A, 2007.
RU 2169961 C2, 2001.
US 3723873, 1973.
(57)
Способ ускоренной отбраковки полупроводниковых приборов с повышенной чувствительностью параметров к дестабилизирующим воздействиям, при котором на приборы
воздействуют электронным облучением при комнатной температуре и обратном смещении на p-n-переходах приборов, осуществляют последующий отжиг, измеряют обратный
ток приборов до и после воздействия и отбраковывают приборы на основе изменений этого параметра, отличающийся тем, что отжиг ведут при температуре 200-250 °С в процессе повторного электронного облучения интенсивностью 1·1010-5·1010 см-2с-1.
Изобретение относится к области электричества, а более конкретно к методам испытаний и контроля качества полупроводниковых приборов на стадиях изготовления и применения, и предназначено для ускоренной отбраковки ненадежных диодов, транзисторов
и тиристоров со скрытыми технологическими дефектами.
Известен способ [1] разделения интегральных микросхем по радиационной стойкости
и надежности, который заключается в облучении партии микросхем малой дозой ионизирующего излучения, измерении их стандартных электрических параметров и отжиге облученной партии. Из анализа дозовых зависимостей прогнозируют для каждой
микросхемы дозу отказа, при которой хотя бы один стандартный параметр достигнет своего предельного значения. Надежность микросхем определяют после отжига по отклонению значения параметров от их исходных значений до облучения.
Однако этот способ трудоемок и обладает низкой достоверностью при отбраковке полупроводниковых приборов со скрытыми производственными дефектами.
BY 11849 C1 2009.04.30
Известен способ [2] отбора изделий электронной техники по стойкости или надежности, который включает облучение изделий "обучающей" выборки и разбраковываемой
партии, измерение электрических параметров до и после облучения и последующий отжиг
до восстановления параметров. Способ позволяет осуществить отбор наиболее радиационностойких и надежных изделий с гарантированными показателями стойкости и надежности.
Недостаток способа заключается в необходимости испытаний на радиационную стойкость и надежность представительной выборки и в невозможности оперативной отбраковки изделий с нестабильными параметрами.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является
способ [3] ускоренной отбраковки полупроводниковых приборов с повышенной чувствительностью параметров к дестабилизирующим воздействиям. Он основан на известном
физическом явлении, суть которого состоит в активации ионизирующим излучением
скрытых производственных дефектов в приповерхностном слое приборной структуры и
измерении обратного тока прибора до и после облучения.
Недостатками способа являются достаточно низкая информативность и эффективность отбраковки.
Задача изобретения - повышение эффективности и достоверности отбраковки за счет
реализации оптимальных условий радиационно-термической обработки для активации
поверхностных дефектов кристалла полупроводника.
Способ ускоренной отбраковки полупроводниковых приборов с повышенной чувствительностью параметров к дестабилизирующим воздействиям, при котором на приборы
воздействуют электронным облучением при комнатной температуре и обратном смещении на p-n-переходах приборов, осуществляют последующий отжиг, измеряют обратный
ток приборов до и после воздействия и отбраковывают приборы на основе изменений этого параметра.
Новым, по мнению авторов, является то, что отжиг ведут при температуре 200-250 °С
в процессе повторного электронного облучения интенсивностью 1⋅1010-5⋅1010 см-2 с-1.
Сущность способа состоит в следующем. Полупроводниковые приборы на основе
кремниевых структур с p-n-переходами облучают малыми (относительно уровня легирования исходного полупроводника) флюенсами электронов при обратном смещении на p-nпереходах, а затем повышают температуру в зоне облучения и проводят повторное облучение низкоинтенсивным потоком электронов. Такая радиационно-термическая обработка
не приводит к значительному дефектообразованию в объеме полупроводника, а лишь
стимулирует протекание эффектов на поверхности приборных структур, тем самым повышая достоверность выявления приборов со скрытыми производственными дефектами,
которые при обычных тестирующих испытаниях [3] себя не проявляют.
Поверхностные эффекты в p-n-переходах обусловлены возникновением поверхностных состояний в результате нарушения кристаллической решетки на границе выхода перехода из полупроводника и накопления вблизи него неподвижных зарядов.
Поверхностные состояния приводят к увеличению скорости рекомбинации носителей, а
заряды - к образованию поверхностных каналов проводимости и появлению токов утечки.
Поверхностные эффекты усиливаются при наличии электрического смещения.
Даже при современных методах создания приборных структур, в которых защитные
покрытия поверхности весьма совершенны, в них происходят процессы генерации и перемещения зарядов. Анализ источников этих зарядов применительно к кремниевым
структурам показывает, что при воздействии ионизирующего облучения происходит увеличение скорости накопления поверхностных зарядов и изменение соответствующих параметров испытуемых структур. Причины нестабильности зарядов в приповерхностных
областях полупроводниковой структуры связаны с активацией собственных и примесных
дефектов под действием облучения (принимаются во внимание технологические дефекты,
2
BY 11849 C1 2009.04.30
неизбежно возникающие в процессе производства приборов). Косвенным образом оценить
эффективность накопления подвижных зарядов и выявлять дефекты типа каналов утечки
из-за дефектной поверхности кристалла можно по изменению при облучении обратного
тока p-n-перехода, который, как известно, [4] имеет две составляющие: объемную и поверхностную. В заявляемом изобретении используются малые уровни облучения, которые
не вносят дополнительных структурных нарушений в полупроводник, поэтому вклад объемной составляющей в изменение обратного тока в этом случае можно не учитывать. Поэтому изменение обратного тока в облученных образцах связано с накоплением зарядов и
появлением токов утечки, дающих приращение обратного тока испытуемого прибора.
Таким образом, используя радиационно-термическую обработку как более эффективное средство, чем простое облучение, для активации поверхностных дефектов и контролируя величину тока в обратно-смещенных p-n-переходах облученных приборов, можно
оперативно и достоверно выявить образцы приборов, предрасположенных к "первоочередному" выходу из строя при дестабилизирующих воздействиях.
Диапазон температур облучения (отжига) в предлагаемом изобретении определен экспериментально от 200 до 250 °С. Оценка эффективности отбраковки при обнаружении
скрытых дефектов, например для кремниевых диодов и тиристоров средней мощности,
показала ее снижение за пределами диапазона на 20-40 %. После отбраковки при повышенной температуре годные приборы имеют более высокую стабильность параметров при
термоциклировании в диапазоне температур рабочей среды.
Диапазон интенсивности пучка электронов выбран из следующих соображений. Величина интенсивности электронного облучения должна обеспечивать достаточный уровень
возбуждения полупроводника для ускорения процессов, протекающих на поверхности
кристалла: от 1⋅1010 до 5⋅1010 см-2с-1. С другой стороны, интенсивность не может быть выше, чем 5⋅1010 см-2с-1, так как при временах облучения 15-30 мин наблюдаются нежелательные изменения функциональных параметров приборов.
Пример конкретного выполнения.
Использовались высоковольтные диоды Д112-16 в количестве 100 штук. Контроль параметров у предварительно отобранных приборов показал, что все диоды имеют значения
параметров прямой и обратной ветви вольтамперной характеристики, гарантированных
заводом-изготовителем. Для отбраковки использовалось электронное облучение с энергией 6 МэВ при средней интенсивности пучка электронов 1⋅1011 см-2с-1. Флюенс облучения
составлял величину от 8⋅1012 см-2с-1. Облучение проводилось при комнатной температуре.
Операция отжига проводилась в процессе повторного электронного облучения при
температуре облучения 250 °С и интенсивности облучения 3⋅1010 см-2с-1. Время облучения
составляло 30 мин.
Из 100 диодов было отбраковано 7 приборов с аномальной чувствительностью к ионизирующему излучению. Норма на допустимое относительное изменение обратного тока
была установлена методом отбрасывания резко выделяющихся значений параметров. При
отбраковке по способу прототипа из 50 диодов было отбраковано 2 прибора.
По предлагаемому способу проводилась отбраковка и других типов кремниевых приборов: диодов Д106-10 и тиристоров Т112-10. Оба типа приборов были 10 класса по запирающему напряжению. Испытания показали, что из общего количества приборов 100
штук (по 50 шт. каждого типа) следует отбраковать 4 диода и 5 тиристоров.
Как показали оценки [3], при гамма- и электронном облучении маломощных транзисторов, скорость изменения обратного тока примерно на два порядка выше, чем при
воздействии только повышенной температуры, обычно используемой при термоэлектротренировке.
Таким образом, с помощью заявляемого способа можно получать интегральные оценки состояния поверхности для большинства типов полупроводниковых приборов и эффективно отбраковывать элементы, содержащие скрытые дефекты. При этом время
3
BY 11849 C1 2009.04.30
испытаний для оценки стабильности параметров к воздействию дестабилизирующих факторов снижается в сотни раз по сравнению с традиционными методами, основанными на
длительной тепловой и электрической нагрузках: например, одним из таких методов является термоэлектротренировка (175 °С, 1000 ч.), выдержка прибора при повышенной температуре и обратном смещении.
Источники информации:
1. Патент РФ 2254587, МПК G 01R 31/26, 31/28. Способ разделения интегральных
микросхем по радиационной стойкости и надежности. - Опубл. 20.06.2005.
2. Патент РФ 2168735, МПК G 01R 31/26, 31/28. Способ отбора изделий электронной
техники по радиационной стойкости или надежности. - Опубл. 10.06.2001.
3. Ведерников В.В. и др. Использование ионизирующих излучений для испытаний полупроводниковых приборов // Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. Вып. 7 (142). - 1980. - С. 124-127.
4. Коршунов Ф.П., Гатальский Г.В., Иванов Г.М. Радиационные эффекты в полупроводниковых приборах. - Минск: Наука и техника, 1978. - С. 61-62.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
84 Кб
Теги
патент, by11849
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа