Вид РИД
Изобретение
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) . На каждой ИС было измерено значение шумового напряжения по выводам питание - общая точка (выводы 14-7). Измерение НЧШ проводилось при токе 7,5 мА, с полосой частот 200 Гц, при центральной частоте 1000 Гц. Затем ИС подвергались воздействию ЭСР потенциалом 200 В. Воздействие проводилось следующим образом. ЭСР подавался на следующие выводы ИС: питание - общая точка (выводы 14-7), вход - питание (выводы 2-14), выход - питание (выводы 1-14), вход-выход (выводы 1-2). Сначала подавалось пять ЭСР одной полярности, затем пять ЭСР другой полярности. После этого замеряли среднеквадратичное значение напряжения НЧШ после ЭСР . Далее ИС хранились в нормальных условиях в течение 72 часов. Замеряли среднеквадратичное значение напряжения НЧШ после хранения . Провели термический отжиг всех ИС при температуре Т=100°С. Замеряли среднеквадратичное значение напряжения НЧШ после ЭСР . Далее Для каждой ИС нашли значения величин , , . Результаты измерения величин среднеквадратичного значения напряжения НЧШ, а также значения величин Δ1, Δ2, Δ3 представлены в таблице 1 (для выборки из партии 1) и в таблице 2 (для выборки из партии 2).
|
|
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 Δ=Х-Х, Δ=Х-Х, Δ=Х-Х, где Х - среднеквадратичное значение напряжения низкочастотного шума до воздействия ЭСР, Х - среднеквадратичное значение напряжения низкочастотного шума после воздействия ЭСР, Х - среднеквадратичное значение напряжения низкочастотного шума после хранения в течение 72 часов, Х - среднеквадратичное значение напряжения низкочастотного шума после термического отжига при температуре Т=100°С, по соотношению общего количества отрицательных значений Δ, Δ, Δ для выборок судят о сравнительной надежности партий ИС.