close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13130

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.04.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 13130
(13) C1
(19)
H 01L 21/66
G 01R 31/26
СПОСОБ ОТБРАКОВКИ ПОТЕНЦИАЛЬНО НЕНАДЕЖНЫХ
СИЛОВЫХ КРЕМНИЕВЫХ ДИОДОВ
(21) Номер заявки: a 20080542
(22) 2008.04.24
(43) 2009.12.30
(71) Заявитель: Государственное научнопроизводственное объединение "Научно-практический центр Национальной
академии наук Беларуси по материаловедению" (BY)
(72) Автор: Марченко Игорь Георгиевич
(BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научно-производственное объединение "Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси
по материаловедению" (BY)
(56) ВЕДЕРНИКОВ В.В. и др. Электронная
техника, 1980. Сер. 2. Вып. 7 (142). С. 124-127.
BY 10133 C1, 2007.
RU 2143704 C1, 1999.
US 3723873, 1973.
BY 13130 C1 2010.04.30
(57)
Способ отбраковки потенциально ненадежных силовых кремниевых диодов, при котором осуществляют низкоинтенсивное радиационное и термическое воздействие на упомянутые диоды c обеспечением активации поверхностных дефектов в p-n переходах
диодных структур, измеряют обратный ток диодов до и после воздействия и отбраковывают
их при выходе упомянутого параметра за пределы допустимых значений, отличающийся
тем, что отбраковку осуществляют после проведения при упомянутом радиационном воздействии термоциклирования в диапазоне температур от - 75 до + 185 °С в течение от 30
до 40 мин.
Изобретение относится к области электричества, а более конкретно к методам испытаний и контроля качества полупроводниковых приборов на основе кремния на стадиях
изготовления и применения, и предназначено для отбраковки из партии потенциально ненадежных диодов.
Как известно [1], проверка параметров полупроводниковых приборов (ПП) на соответствие ТУ не гарантирует их надежную работу. Основной причиной ранних отказов ПП
является несовершенство исходных полупроводниковых материалов и недостаточная точность технологических режимов. В результате приборные структуры могут содержать
различные дефекты. Эти дефекты не обнаруживаются при проверке электрических параметров и на функциональном контроле поэтому их называют скрытыми дефектами (СД).
Наиболее действенными методами выявления СД и отбраковки некачественных и потенциально ненадежных приборов являются технологические отбраковочные и диагностические испытания ПП [2]. Они основаны на провоцировании отказов (нарушении
стабильности параметров) ПП путем активации СД в физической структуре кристалла.
Для активации этих дефектов применяют методы термического, электрического, термоэлектрического и радиационного воздействия. Для контроля используют зависимость какого - либо чувствительного параметра ПП от дестабилизирующих факторов.
BY 13130 C1 2010.04.30
Известен способ [3] разбраковки полупроводниковых приборов, заключающийся в
том, что отбор потенциально ненадежных изделий проводят по оценке коэффициента увеличения интенсивности шумов каждого изделия после не менее десяти термоциклов в
диапазоне крайних температур, допустимых по техническим условиям, по сравнению с
первоначальным значением.
Однако этот способ обладает низкой достоверностью при отбраковке силовых полупроводниковых приборов со скрытыми производственными дефектами.
Известен способ [4] 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 из всей партии изделий с нестабильными параметрами.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является
способ [5] отбраковки полупроводниковых приборов, в том числе и силовых диодов, 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.
Однако этот способ не всегда является достаточно достоверным, что снижает эффективность отбраковки.
Задача изобретения - повышение информативности отбраковочных испытаний и достоверности отбраковки силовых диодов, предрасположенных к эксплуатационным сбоям
по параметрам обратной ветви вольтамперной характеристики.
Способ отбраковки потенциально ненадежных силовых кремниевых диодов, при котором осуществляют низкоинтенсивное радиационное и термическое воздействие на упомянутые диоды с обеспечением активации поверхностных дефектов в p-n-переходах
диодных структур, измеряют обратный ток диодов до и после воздействия и отбраковывают их при выходе упомянутого параметра за пределы допустимых значений.
Новым по мнению авторов является то, что отбраковку осуществляют после проведения при упомянутом радиационном воздействии термоциклирования в диапазоне температур от - 75 до + 185 °С в течение от 30 до 40 мин.
Сущность способа. Диоды, полученные на основе высокоомных кремниевых структур
с p-n-переходом, подвергают термоциклированию (воздействию тепловых ударов при
многократном изменении температуры от отрицательных до положительных и наоборот)
в диапазоне от -75 до + 185 °С в течение 30-40 мин в процессе низко интенсивного электронного облучения. Такая обработка не приводит к значительному дефектообразованию в
объеме полупроводника, а ускоряет протекание эффектов на поверхности приборных
структур, повышая достоверность выявления приборов со скрытыми производственными
дефектами. Дело в том, что при многократном чередовании повышенных и пониженных
температур в условиях ускоряющего воздействия ионизирующего облучения, на поверхности полупроводника происходят все возможные реакции, приводящие как к образованию, так и к аннигиляции дефектов.
Поверхностные дефекты в p-n-переходах диодных структур обусловлены нарушением
кристаллической решетки на границе выхода перехода из полупроводника и накоплением
вблизи него неподвижных зарядов. Анализ источников этих зарядов применительно к
диодам на кремнии показывает, что при воздействии термоциклирования и ионизирующего облучения происходит увеличение скорости накопления поверхностных зарядов (дефектов) и изменение соответствующих параметров испытуемых приборов, в частности
обратного тока диодов за счет приращения его поверхностной составляющей - тока утечки. За критерий отбраковки принимался выход величины обратного тока диода за пределы
допустимых значений более чем на 10 %.
2
BY 13130 C1 2010.04.30
Термоциклирование проводят при температурах от -75 до 185 °С в течение 30-40 мин.
Указанный интервал температур и продолжительности термоциклирования установлены
экспериментальным путем. Оценка эффективности отбраковки по заявляемому способу
показала ее снижение за пределами указанных интервалов на 20-40 %.
Пример конкретного выполнения. Использовалась партия в количестве 25 штук технологически завершенных высоковольтных диодов Д112-10. Предварительный контроль
параметров у отобранных приборов показал, что все диоды имеют значения параметров
прямой и обратной ветви вольтамперной характеристики, гарантированных заводомизготовителем. Для отбраковки использовалось облучение электронами с энергией 4 МэВ
при средней интенсивности пучка электронов 1⋅1010 см-2 с-1.
Термоциклирование осуществлялось с использованием паров жидкого азота. Азот испарялся из сосуда Дьюара при помощи электропечи мощностью 900 вт. Конструкция трубопровода предусматривала подогрев паров азота и, таким образом, возможность получения
в контейнере с диодами, помещенном перед выходным окном ускорителя электронов, быстро
изменяющейся температуры: от отрицательной до положительной и обратно. Время прохождения одного термоцикла от -75 до 185 °С и от 185 до -75 °С составляло около 5 мин.
Измерение (при номинальном обратном напряжении 1000 В и температуре 140 °С) обратного тока (IR) у всех 25 диодов до и после проведения радиационно-термической обработки дало следующие результаты. У трех диодов IR превысил начальное (до обработки)
значение на 11, 14 и 21 % соответственно; у 20 диодов превышение IR было в пределах 2 7 %, а у двух диодов IR даже снизился на 8 и 12 %.
Таким образом, из 25 приборов следует отбраковать, как потенциально ненадежные,
три диода с наибольшим изменением IR.
Для проверки достоверности отбраковки использовалось тестирующее облучение всей
партии. С этой целью диоды облучались различными флюенсами электронов с энергией
4 МэВ при средней интенсивности пучка электронов 2⋅1012 см-2с-1 и на разных стадиях облучения измерялись их параметры: обратный ток и прямое падение напряжения. Установлено, что отбракованные диоды действительно выходят из строя при дозах облучения, при
которых остальные приборы (22 диода) сохраняют работоспособность.
Таким образом, используя термоциклирование в комбинации с ускоряющим воздействием ионизирующего облучения, как более эффективное средство, чем облучение при
фиксированной температуре, для активации поверхностных дефектов и контролируя величину тока в обратносмещенных диодах можно оперативно и высокой достоверностью
выявить образцы потенциально ненадежных приборов, предрасположенных к "первоочередному" выходу из строя при любых дестабилизирующих воздействиях: термических,
электрических, термоэлектрических и радиационных.
Источники информации:
1. Громов В., Илюшкин И. Вопросы контроля и обеспечения надежности изделий
электронной техники для силовой электроники // Силовая электроника. - 2005. - № 2. С. 18-19.
2. Горлов М.И., Емельянов В.А., Ануфриев Д.Л. Технологические отбраковочные и диагностические испытания полупроводниковых изделий. - Минск: Бел. наука, 2006. - С. 367.
3. РФ 2005101028А, 2006.
4. Патент РФ 2168735, МПК G 01R 31/26, 31/28, 2001).
5. 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.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
80 Кб
Теги
by13130, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа