Способ диагностического контроля тензорезистивных полупроводниковых интегральных преобразователей

 

Изобретение относится к электронной технике. Цель изобретения - повышение достоверности и быстродействия контроля. Контроль напряжений разбаланса в диагоналях мостовой структуры интегральных преобразователей (ИП) проводится при различной полярности питания. Структуры ИП нагреваются до температуры теплового баланса кристалла и подается постоянное напряжение. Положительный и отрицательный потенциалы подаются на выводы и измеряется напряжение разбаланса Up ., между выводами. Затем полярность питания меняется на противоположную и вновь измеряется напряжение разбаланса V oi( После этого производится смена диагоналей запитки измерения и измеряются напряжения разбаланса U, , Uo2(., при двух полярностях питания. Значения диагностических параметров К и К вычисляются по формулам: К U ) Uot(-j ; По распределениям параметров К и К контролируемой партии отбирают ИП, характеризуемые значениями К и К , лежа1диш1 в областях максимумов соответствующих распределений . Изобретение позволяет проводить идентификацию дефектов структуры ИП. Для этого осуществляются локальное инфракрасное облучение областей тензорезисторов ИП и измерение начальных выходных напряжений Сопо Г 02(- о(-) 01(+) Uoi(-t IT IT - 02(. Ol(-) ставлением значения параметров , с lJp( определяют вид дефекта структуры ИП. 1 3.п.ф-лы. о: О) 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН сю 4 С 01 R 17 10 7/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 4156133/24-21, (22) 02. 12.86 (46) 15. 10.88. Бюл. Ф 38 (71) Московский лесотехнический институт (72) В.Н.Борщев, Г.П.Каленик, Я.В.Малков, Ю.N.Ìoðîçîâ, С.П.Петров и Ю.M.Ñïàëåê (53) 621.31.7.39(088.8) (56) Ваганов В.И, Интегральные тенэопреобразователи. N. ЗАИ, 1983, с ° 82.

Авторское свидетельство СССР

В 1265623, кл. G 01 R 17/10, 1985. (54) СПОСОБ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

ТЕНЗОРЕЗИСТИВНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

ИНТЕГРАЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к элект" ронной технике. Цель иэобретения— повышение достоверности и быстродействия контроля. Контроль напряжений разбаланса в диагоналях мостовой структуры интегральных преобразователей (ИП) проводится при различной полярности питания. Структуры ИП нагреваются до температуры теплового баланса кристалла и подается постоянное напряжение ° Положительный и отрицательный потенциалы подаются на вы„„SU„„È30897 А1 воды и измеряется напряжение разбаланса Ц, между выводами. Затем

Ь полярность питания меняется на противоположную и вновь измеряется напряжение разбаланса П,(1 . После этого производится смена диагоналей эапитки измерения и измеряются напряжения разбаланса Ц <,, U 1 при двух полярностях питания. Значения диагностических параметров К „ и К вычис- . ляются по формулам: К „=П 0„1,> +П (у

К =П „,,1 +П > . По распределениям параметров К и К контролируемой партии отбирают ИП, характеризуемые значениями К „ и К, лежащими в областях максимумов соответствующих распределений. Изобретение позволяет ( проводить идентификацию дефектов структуры ИП. Для этого осуществляют- ф ся локальное инфракрасное облучение ) ь областей тензорезисторов ИП и измере- * ние наЧальных выходных напряжений и Ц . L П . Соло- 1 -)

° т 11 рА4 о ставлением значения параметров П ; ф) с U определяют вид дефекта структу- р

I ры ИП. 1 з.п.ф-лы.

1430897 1аК2

R, R — сопротивления тензорезисторов соответствующего плеча моста, КЯ -К gRg

Ц I а (2)

К,+R +R,+R где Х вЂ” ток питания мостовой схемы.

Из выражений (1) и (2) видно, что начальный раэабаланс зависит от значения питающего напряжения или тока линейно. Смена полярности питания мостовой схемы при строго определенном значении напряжения или тока питания не вызывает изменения абсолютного значения Б, а вызывает только смену

его знака. Следовательно, для мостовых структур, не имеющих дефектов, справедливо выражение 1(41 О 1(1 Ф (3) 45 напряжение разбаланса моста при положительной полярности питания; напряжение разбаланса мос-50 та при отрицательной по- : лярности питания; номер диагонали измерения, 1 1у2а

U 0(-1

Дефекты и несовершенства в полупроводниковой структуре ИП влияют на электрические параметры мостовой схеИзобретение относится к электронной технике, а именно к технологии производства полупроводниковых интегральных преобразователей (ИП), и мо-, жет быть использовано для контроля тензореэистивных полупроводниковых

ИП силы, ускорения, давления, расхода, температуры и т.д., выполненных по мостовой схеме.

Цель изобретения — повьппение быстродействия и достоверности контроля эа счет обеспечения внешнего подогрева и идентификации дефектов.

В основе способа лежит тот факт, что напряжение разбаланса О, идеальной сбалансированной тенэоизмерительной мостовой схемы при питании ее постоянным напряжением (током) при смене полярности питания не изменяет своего абсолютного значения.

Напряжение разбаланса У, идеальной тенэоизмерительяой мостовой схемы описывается выражениями: (1)

0 (К1+R4) (R,+Rз) где Š— напряжение питания мостовой схемы, мы и тогда выражение (3) принимает более общий вид:

П о 1(. U о (- где К; — некоторое значение, которое характеризует качество структурь1 ИП.

Чем больше 1K I, тем сильнее влияют дефекты и несовершенства структуры на электрические характеристики тензоизмерительной мостовой схемы ИП.

Следовательно, К является диагностическим параметром, характеризующим качество полупроводниковой структуры

ИПа

К основным дефектам полупроводниковых структур ИП, влияющих на значение К, можно отнести: дефекты, связанные с неомичностью контактов металл — полупроводник в местах подключения полупроводниковых тензорезисторов мостовой схемы к тонкопленочным проводникам; дефекты в структуре резисторов, вызванные наличием дислокаций,. дефектов упаковки, наличием примесей и характеризующиеся нелинейным ! поведением; наличие локальных участков с цовьпиенными токами утечки изолирующего р-и-перехода теяэорезисторов мостовой схемы; дефекты, связанные с качеством защитного окисла (Si& ) и загрязнениями поверхности структуры.

При запитке ИП происходит разогрев тензореэисторов питающим током достаточно быстро, яо установление температурного баланса всей структуры происходит продолжительное время и по нелинейному закону, так как кремний, применяемый в данном случае, является нелинейной средой. Дрейф выходного начального напряжения после подачи питающего напряжения на ИП наблюдается в течение 3-4 мин и зависит от геометрии кристалла ИП, размеров тензорезисторов и режимов их работы.

Следовательно, чтобы уменьшить погрешность измерений при регистрации информативных параметров U необходимо перед подачей напряжения питания нагреть контролируемые преобразователи до температуры теплового баланса структуры.

Дли идентификации скрытых дефектов структуры ИП осуществляется локальное инфракрасное облучение пятном лазера областей тензорезисторов (ой астей р-п-переходов). Излучение длинной волны 1 =0,63 мкм и мощностью излуча1430897

Составитель В.Семенчук

Редактор Е.Копча Техред N.Äèäûê Корректор М.Демчик

Заказ 5339/48 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комнтета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприяти ., r. Ужгород, ул. Проектная, теля 2 мВт проходит в кремний на глубину порядка 2 мкм, что достаточно для того, чтобы облучить дно изолирующего р-и-перехода диффузионных

5 тензорезисторов. Инфракрасное облучение области тензореэисторов способствует выявлению и идентификации скрытых дефектов структуры ИП.

Предлагаемый способ применим не 10 только к ИП, но и к датчикам, выполненным на их основе, что позволяет выявлять дефекты, вносимые при сборке датчика.

Для идентификации дефектов на 15 стадии пластин или на разделительных кристаллах ИП осуществляется измерение информативных параметров при локальном инфракрасном облучении областей тензорезисторов, т. е. U, (p) 20

/ ! / / резуль1атам измерений U и U/ ; ;с помощью ЗВМ по математической модели, составленной на базе физической модели, определя- 25 ют вид дефекта, внесенного в структуру при изготовлении ИП с целью корректировки технологического процесса их изготовления.

Формул а и з о бр е т е и ия

1. Способ диагностического контроля тензореэистивных полупроводниковых интегральных преобразователей, выполненных по схеме моста, заключающийся в том, что подают напряжение питания на диагональ питания моста, измеряют напряжение разбаланса в измерительной диагонали моста, изменяют полярность напряжения питания и повторно измеряют напряжение раэбаланса в измерительной диагонали моста, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и достоверности контроля, производят предварительно нагрев преобразователей до температуры теплового баланса, измеряют измеренные напряжения раэбаланса, производят смену диагонали питания и измерительной, измеряют напряжение раэбаланса .при прямой и обратной полярностях напряжения источника питания, суммируют оба напряжения разбгланса и по результатам суммирования напряжений раэбалансв судят о качестве исследуемого преобразователя.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повьппения достоверности обнаружения дефектов структуры интегральных преобразователей, в процессе измерения напряжения раэбаланса осуществляют локаль- ное инфракрасное облучение структуры, сопоставляют напряжения разбалансов облученной структуры с соответствующими напряжениями раэбалансов до облучения структуры, по результатам которых определяют вид дефекта.