Способ отбора интегральных схем повышенной надежности
Владельцы патента RU 2295735:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано для выделения из партии интегральных схем (ИС) схемы повышенной надежности. Технический результат: высокий уровень достоверности. Сущность: проводят измерения m-характеристик цепей интегральных схем в диапазоне прямого тока (1-10 мА) в исходном состоянии, после воздействия 5-10 электростатических разрядов (ЭСР) положительной и отрицательной полярности и после термического отжига в течение 4-8 часов. Определяют значения коэффициента где mН, mЭСР, mОТЖ - максимальные значения m-характеристик в исходном состоянии, после ЭСР и после термического отжига соответственно. Поводят отбор интегральных схем, удовлетворяющих двум критериям: 1≤m≤А и К≤В, где значения А и В устанавливают на основе статистики на представительной выборке для каждого типономинала интегральных схем. 2 табл.
Изобретение относится к области микроэлектроники, в частности к производству и эксплуатации интегральных схем (ИС), и может быть использовано для выделения из партии полупроводниковых приборов повышенной надежности с высоким уровнем достоверности как в процессе производства, так и на входном контроле на предприятиях-изготовителях радиоэлектронной аппаратуры.
Известно, что любая представительная выборка (партия) при выпуске ИС состоит из трех различных по надежности групп: группа, характеризуемая интенсивностью отказов, то есть надежностью, точно соответствующая требованиям технических условий (ТУ) на ИС, группа более надежная и группа приборов менее надежная по сравнению с требованиями ТУ [1].
Наиболее близким по технической сущности является способ контроля качества полупроводниковых приборов с помощью m-характеристик [2], в котором критерий потенциальной надежности приборов имеет значение 1≤m≤2, т.е. полупроводниковые приборы с данной величиной m-характеристики будут соответствовать по надежности требованиям ТУ [3]. Недостатком данного способа является невозможность оценки интегральных схем по указанному критерию, так как для ИС m-характеристика, как правило, определяется не одним р-n-переходом, а цепью, содержащей различное число транзисторов, диодов, резисторов, и может принимать значения, большие двух. Также невозможно отобрать ИС повышенной относительно требований ТУ надежности.
Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей диагностических способов. Это достигается тем, что m-характеристики ИС измеряют в диапазоне прямого тока (1-10 мА) в исходном состоянии, после воздействия электростатических разрядов (ЭСР) и после термического отжига.
Способ осуществляют следующим образом. Первоначально измерения m-характеристик проводят по всем парным сочетаниям выводов ИС, затем выбирают сочетания выводов, дающие максимальные значения m-характеристик, по которым проводят дальнейшие измерения.
Электростатические разряды (в количестве 5-10) напряжением, равным допустимому потенциалу, указанному в ТУ, подают в прямом и обратном направлении на различные выводы ИС, указанные в табл.1.
| Таблица 1 | |
| Наименование выводов ИС | |
| цифровых | аналоговых |
| Вход - общая точка | Вход - общая точка |
| Выход - общая точка | Выход - общая точка |
| Вход - выход | Вход - выход |
| Питание - общая точка | Питание - общая точка |
Термический отжиг проводят при температуре, равной предельно-допустимой температуре кристалла схемы, указываемой в ТУ. Время отжига составляет 4-8 часов.
После воздействия ЭСР величина m-характеристики, как правило, возрастает, а после термического отжига уменьшается.
Отбор ИС повышенной надежности проводят одновременно по двум критериям:
первый, величина m-характеристики должна быть в пределах 1≤m≤A, где величина А устанавливается на основе статистики;
второй, величина коэффициента К должна быть меньше величины В, т.е.
где mН, mЭСР, mОТЖ - максимальные значения m-характеристик до, после ЭСР и после термического отжига соответственно.
Величину критериев А и В устанавливают по набору статистики на представительной выборке, для каждого типономинала ИС.
Предложенная методика разделения ИС была апробирована на ИС серии К149.
Воздействие ЭСР проводили напряжением 200 В. Термический отжиг проводили при температуре 125°С в течение 8 часов. Для выборки из десяти приборов была составлена таблица максимальных значений m-характеристик для измерений в исходном состоянии, после воздействия ЭСР и после термического отжига. Результаты представлены в табл.2.
| Таблица 2 | ||||
| № прибора | Максимальные значения m-характеристик при измерениях | К | ||
| в исходном состоянии | после ЭСР | после отжига | ||
| 1 | 2,80 | 4,25 | 2,80 | 0,000 |
| 2 | 2,75 | 4,00 | 2,80 | 0,041 |
| 3 | 2,80 | 4,02 | 2,82 | 0,016 |
| 4 | 2,85 | 4,49 | 2,86 | 0,006 |
| 5 | 2,80 | 3,95 | 2,80 | 0,000 |
| 6 | 3,25 | 4,50 | 3,26 | 0,008 |
| 7 | 2,90 | 4,20 | 2,94 | 0,031 |
| 8 | 2,77 | 4,04 | 2,80 | 0,024 |
| 9 | 3,02 | 4,35 | 3,05 | 0,023 |
| 10 | 2,78 | 3,96 | 2,80 | 0,017 |
Так, если принять критерий для коэффициента К≤0,008, то в соответствии с этим критерием ИС типа К1КТ491Б №1, 4, 5, 6 будут иметь повышенную надежность.
Коэффициент К показывает, насколько менее подвержены влиянию ЭСР, и наиболее полно восстановили свои m-характеристики после термического отжига ИС.
Если принять критерий для m-характеристик в случае ИС типа К1КТ491Б: 1≤m≤4, то ИС №2, 5, 10 будут иметь повышенную надежность.
Видно, что обоим критериям удовлетворяет только ИС №5. Если разделить представительную выборку по надежности на три группы, то повышенную надежность будет иметь ИС №5, а ИС №1, 2, 4, 6, 10, у которых выполняется только один из критериев, будут более надежны по сравнению с ИС №3,7, 8, 9, которые не отвечают ни одному из критериев.
Источники информации
1. Асауленко Ю.Б., Чуварыгин Б.В. Анализ возможностей отбраковочных испытаний комплектующих элементов РЭА // Надежность и контроль качества. 1989. №11. С.26-32.
2. ОСТ 11073.043-75. Приборы полупроводниковые и микросхемы интегральные. Метод контроля качества с помощью m-характеристик.
3. Модель Е.И. Контроль качества интегральных схем по m-характеристикам // Электронная техника. Сер.8. 1976. Вып.11. С.47-57.
Способ отбора интегральных схем повышенной надежности, включающий измерения m-характеристик цепей интегральных схем, по которым проводят отбор, отличающийся тем, что измерения проводят в диапазоне прямого тока 1-10 мА в исходном состоянии, после воздействия 5-10 электростатических разрядов (ЭСР) положительной и отрицательной полярностей и после термического отжига в течение 4-8 ч, определяют значения коэффициента 
где mН, mЭСР, mОТЖ - максимальные значения m-характеристик в исходном состоянии, после ЭСР и после термического отжига соответственно и проводят отбор интегральных схем, удовлетворяющих двум критериям: 1≤m≤А и К≤В, где значения А и В устанавливают на основе статистики на представительной выборке для каждого типономинала интегральных схем.
