Способ контроля стойкости р-n-перехода к импульсным электрическим перегрузкам

 

Изобретение относится к области электронной техники, в частности к средствам контроля изделий на устойчивость к электроперегрузкам. Электрические импульсы трапециедальной формы с выхода генератора 6 через ограничительное сопротивление 2 и токосъемное сопротивление 3 подаются на исследуемый переход 1. Напряжение на переходе и ток контролируется измерителями 4 и 5. Изменяется длительность и амплитуда импульсов и при помощи измерений информативного термочувствительного параметра экстраполяцией определяются критические значения амплитуды и длительности. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 R 31/28

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4679643! 21 (22) 18,04.89 (46) 30.07.91. Бюл. М 28 (72) С.М.Головизнин, С.Н.Деменин, О.И.Казанцев и И.А.Радзиевский (53) 621.317.779 (088.8) (56) Патент США М 3401338, кл. G 01 R 31/28, 1971.

Заявка Японии М 41-46129, кл. G 01 R 31/18, 1966. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СТОЙКОСТИ РФ

ПЕРЕХОДА К ИМПУЛЬСНЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПЕРЕГРУЗКАМ (57) Изобретение относится к области элек„„. Ж„„1666990 А1 тронной техники, в частности к средствам контроля изделий на устойчивость к электроперегрузкам. Электрические импульсы трапецеидальной формы с выхода генератора 6 через ограничительное сопротивление

2 и токосъемное сопротивление 3 подаются на исследуемый переход 1. Напряжение на переходе и ток контролируется измерителями 4 и 5. Изменяется длительность и амплитуда импульсов и при помощи измерений информативного термочувствительного параметра экстраполяцией определяются критические значения амплитудыи длительности. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

1666990

20

Изобретение относится к области производства интегральных микросхем и полупроводниковых приборов, в частности к способам контроля чувствительности полупроводниковых приборов и элементов ИС к импульсным электрическим перегрузкам (ИЭП).

Цель изобретения — повышение достоверности и информативности контроля.

На фиг, 1 показан вид импульса напряжения, подаваемого на исследуемый р-и-переход, в зависимости от времени; на фиг. 2 — график зависимости тока через переход от напряжения на переходе на однократном импульсе, где — изменение напряжения лавинного пробоя, II — изменение падения напряжения на переходе при постоянном токе,lll — изменение обратного тока насыщения при постоянном напряжении; на фиг.

3 — возможная схема для снятия зависимостей тока от напряжения на однократных импульсах, где обозначены исследуемый ри-переход 1, ограничительное сопротивление 2, токосъемное сопротивление 3, измеритель напряжения на исследуемом переходе 4, измеритель напряжения, пропорционального току через переход 5, генератор трапецеидальных импульсов 6.

Разрушение р-и-перехода при воздействии ИЭП происходит при его нагреве до некоторой критической температуры, Критическая температура разрушения зависит от конструктивно-технологических особенностей р-и-перехода. Например, кремниевый р-и-переход разрушается при достижении температуры плавления гремния 14 IO С, для р-и-переходов микросхем с малой глубиной легирования величина критической температуры определяется температурой образования эвтектики кремний-алюминий в контактных окнах (577 С), в этих случаях происходит растворение кремния в алюминии, что вызывает деградацию р-и-перехода. Стойкость р-иперехода зависит от скорости нагрева до критической температуры, которая определяется условиями теплоотвода, геометрией прибора и наличием дефектов. Амплитуда и длительность ИЭП, при воздействии которых происходит разрушение р-п-перехода, могут быть определены посредством экстраполяции определяемой зависимости температуры от параметров воздействующего импульса до критической температуры разрушения р-и-перехода. Определение температуры перехода, изменяющейся в процессе воздействия импульса малой длительности, является сложной задачей, требующей высокой точности измерений, В предлагаемом способе вместо зависимости температуры перехода от амплитуды и дли25

55 тельности импульса используют зависимости от амплитуды и длительности чувствительных к температуре параметров р-п-перехода, значения которых однозначно соответствуют и изменяются вместе с температурой перехода. Для определения стойкости р-и-перехода используют зависимость чувствительного к температуре параметра от амплитуды или длительности импульса, Для этого на переход подают серию однократных нераэрушающих импульсов трапецеидальной формы (фиг. 1) с изменяющимися значениями амплитуды и длительности. Длительность заднего фронта импульса выбирается так, чтобы эа это время не происходило заметного изменения температуры р-и-перехода. Чтобы исключить взаимное влияние импульсов, частота их следования должна быть низкой, чтобы за интервал времени между импульсами устанавливалось тепловое равновесие, На каждом импульсе определяют изменение выбранного параметра эа время воздействия импульса. Число воздействующих импульсов определяется требованиями к точности измерений. Для определения стойкости р-и-перехода к ИЭП строят зависимости напряжения лавинного пробоя от амплитуды или длительности воздействующих импульсов. Параметры импульса, при которых произойдет разрушение р-п-перехода, определяет путем экстраполяции этих графиков до критического значения напряжения лавинного пробоя, соответствующего температуре разрушения перехода.

Критическое значение параметра, постоянное для всех р-и-переходов одинаковой конструкции, определяют предварительно на нескольких р-п-переходах исследуемой конструкции. Для этого на выбранные р-ипереходы подают серию одиночных импульсов постоянной длительности со ступенчато возрастающей амплитудой и фиксируют параметры импульса, вызывающего разрушение, и величину напряжения лавинного пробоя, соответствующую критической температуре разрушения.

Для определения изменений значений чувствительных к температуре параметров перехода за время воздействия импульса используют зависимость значений тока от напряжения. 3а счет нагрева перехода ветвь этой зависимости, соответствующая переднему фронту импульса, отличается от ветви, соответствующей заднему фронту импульса, Изменение напряжения лавинного пробоя измеряют по перегибам на графике зависимости, соответствующим переднему и заднему фронтам импульса (фиг. 2).

1666990

Для определения стойкости обратно смещенного р-и-перехода в качестве чувствительного к температуре параметра используют напряжение лавинного пробоя, причем определение зависимости величины изменения напряжения лавинного пробоя от амплитуды и длительности воздействующего импульса проводится по зависимости значений тока от напряжения на р-и-переходе для импульсов, смещающих переход в обратном направлении.

Аналогичным образом определяют стойкость прямосмещенного р-п-перехода.

В качестве чувствительного к температуре параметра используют падение напряжения на прямосмещенном переходе при постоянном токе. В этом случае определение зависимости падения напряжения на прямосмещенном переходе при постоянном токе от амплитуды и длительности импульса проводят по зависимости значений тока через переход от напряжения на переходе для импульсов, смещающих переход в прямом направлении.

Для повышения информативности способа дополнительно контролируют другие зависящие от температуры параметры, например, величину обратного тока насыщения при постоянном напряжении и динамическое сопротивление.

В способе используют не значения чувствительных к температуре параметров р-иперехода, а их изменения в процессе импульса, что позволяет исключить влияние систематической ошибки при измерениях.

При измерениях в случае необходимости вводится поправка на запаздывание тока через переход по отношению к напряжению из-за наличия паразитных емкости и индуктивности исследуемой цепи.

Использование для измерений зависимостей значений тока от напряжения на переходе трапецеидальных однократных импульсов, измеряемых, например, при помощи осциллографа с запоминанием, позволяет значительно упростить исследования и использовать предлагаемый способ неразрушающего определения стойкости р-п-перехода в условиях серийного производства для отбраковки изделий по заданным категориям стойкости к импульсным электрическим перегрузкам. Предлагаемый способ позволяет проводить нераэрушающее определение стойкости и исследование параметров р-и-перехода при воздействии импульсных электрических перегрузок в нано- и микросекундном диапазонах длительностей.

Формула изобретения

1. Способ контроля стойкости р-п-оерехода к импульсным электрическим перегрузкам, заключающийся в том, что на испытуемый переход подают электрические импульсы, измеряют информативные параметры р-и-перехода в течение каждого импульса, по результату сравнения определенных значений информативного параметра с эталонными контролируют стойкость р-п-перехода, о т л и ч а ю щ и 4 с я тем, что, с целью повышения достоверности и информативности контроля изменяют амплитуду электрических импульсов при фиксированной длительности, а затем длительность электрических импульсов при фиксированной амплитуде. в качестве информативного параметра используют изменение величины термочувствительного параметра р-п-перехода, а интервал времени между подачей электрических импульсов выбирают большим времени установления теплового равновесия в контролируемом рп-переходе, по измеренным значениям термочувствительного параметра определяют зависимость величины информативного параметра соответственно от амплитуды и длительности электрических импульсов, экстраполируют определенные зависимости к критическим значениям информативного параметра и по конечной точке экстраполяции определяют ра рушающие значения амплитуды и длительности электрического импульса, причем критическое значение информативного параметра определяют перед началом иэл.ерений на статистически достоверной выборке р-и-переходов. аналогичных контролируемым по конструкции, принимая за критическое значение информативного параметра значение изменения термочувствительного параметра в момент разрушения р-и-перехода электрическим импульсом

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что в качестве термочувствительного параметра используют напряжение лавинного пробоя р-п-перехода, которое измеряют по зависимости тока от напряжения, смещающего р-и-переход в обратнол1 направлении.

3. Способ поп. 1,отлича ющийся, тем, что в качестве термочувствительного параметра используется напряжение прямого смещения на р-п-переходе, которое измеряют при заданной величине тока, смещающего р-о-переход в прямом направлении.

4. Способ по пп. 1 — 3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве термочувствительного параметра используют величину обратного

1666990

Фиг. 1

ЖИВ. 2

Составитель В.Степанкин

Редактор Н. Коляда Техред М.Моргентал Корректор В . Гирняк

Заказ 2621 Тираж 429 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101 тока смещения, которую измеряют при заданном напряжении на р-п-переходе и величину динамического сопротивления р-и-перехода.