Способ контроля ис по содержанию влаги в подкорпусном объеме

Изобретение относится к контролю интегральных схем (ИС) и может быть использовано для отбраковки ИС на этапе серийного производства, а также на входном контроле при производстве радиоаппаратуры. Сущность: в камере холода устанавливается температура -20°С или -28°С, загружаются ИС, измеряется ток утечки каждой схемы. Температура снижается до -28°С или повышается до -20°С со скоростью не более 10°С при непрерывном измерении тока утечки. Если величина тока утечки резко не возрастает, то содержание в подкорпусном объеме ИС будет соответствовать требованиям общих технических условий, т.е. будет не более 0,05 объемного процента при нормальной температуре.

 

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к определению влаги в подкорпусном объеме интегральных схем (ИС). Изобретение может быть использовано для отбраковки ИС на этапе серийного производства, а также на входном контроле при производстве радиоаппаратуры.

В настоящее время в общих технических условиях (ОТУ) на ИС имеется требование по допустимому содержанию влаги внутри корпуса не более 0,05 объемного процента при 25°С [1], что идентично 500 ppm (ppm - одна часть на миллион). При этом по ОТУ контроль содержания паров воды внутри корпуса должен проводиться при приемо-сдаточных и периодических испытаниях с приемочным уровнем, равным С=0, при выборке N=2.

Известны масс-спектрометрические методы измерения содержания паров воды в газовой среде в подкорпусном объеме ИС [2]. Эти методы трудоемкие и разрушающие, поэтому они используются только при выборочных испытаниях.

Известен способ контроля качества и надежности ИС [3], который позволяет по измерению информативного параметра (тока утечки по цепи шины питания - общая точка) при 20, 0 и -20°С судить о качестве ИС. Недостатком способа является то, что он не позволяет судить о соответствии ИС по содержанию влаги внутри корпуса требованиям ОТУ.

Известен способ контроля качества ИС [4], который состоит в том, что контролируемая ИС охлаждается до температуры минус 60°С, затем нагревается до 35°С, при этом измеряется ток утечки при нагревании непрерывно в диапазоне от 0 до 35°С, а о качестве ИС судят по характеру изменения тока утечки в диапазоне температур 0-35°С. Недостатком метода является невозможность судить о содержании влаги внутри корпуса.

Известен способ неразрушающего определения влаги в подкорпусном объеме ИС [5], по которому испытуемые ИС охлаждают от комнатной до минус 65°С со скоростью не более 10°С в минуту, затем с той же скоростью нагревают до исходной температуры, при этом непрерывно при охлаждении и последующем нагревании измеряют влагочувствительный параметр и определяют точку росы в подкорпусном объеме газа. Рассчитывается давление газа в корпусе ИС при температуре точки росы и по номограмме определяется концентрация влаги в подкорпусном объеме газа. Недостатком способа является его большая трудоемкость.

Известен способ [6], в котором исследуемый герметизированный электронный прибор помещают в поле СВЧ-волны, постепенно охлаждая его, и момент появления росы внутри прибора определяют по скачкообразному изменению параметров СВЧ-волны. Недостатком способа является его трудоемкость и сложность.

Известен способ [7], в котором подают постоянный прямой ток через внешние выводы объекта контроля на одну из его внутренних цепей, содержащего хотя бы один p-n-переход, измеряются падение напряжения на прямосмещенном p-n-переходе U_прям, получают производную по времени U'_прям в зависимость от U_прям в процессе охлаждения до температуры ниже минус 20°С и нагревания выше 0°С, а наличие влаги в корпусе объекта контроля определяют по наличию локальных экстремумов на любой из реализуемых зависимостях. Недостатком способа является его сложность и подтверждение только наличия влаги внутри корпуса, которая практически есть всегда, но то, что ее должно быть не выше установленного в ОТУ значения, не определяется.

Наиболее близким является способ контроля надежности ИС [8], в котором заданную температуру охлаждения выбирают ниже или равной точке выпадения росы газа, сравнивают ток утечки при заданной температуре со средним значением тока утечки, определенным на статически достоверной выборке и считают испытываемую ИС ненадежной, если измеренный ток утечки превышает среднее значение не менее чем в заданное число раз или в 10 и более раз. Недостатком способа является усреднение значения тока утечки, которое не позволяет судить о соответствии конкретной ИС по содержанию влаги в подкорпусном объеме требуемым ОТУ.

Необходимо отметить, что ОТУ на ИС допускает при неудовлетворительных выборочных испытаниях перейти на сплошной контроль партий ИС. Все выше перечисленные способы не позволяют с наименьшей трудоемкостью перейти на сплошной контроль, т.е. отделить от партии ИС те схемы, которые не удовлетворяют требованиям ОТУ по содержанию влаги внутри корпуса.

Изобретение направлено на создание неразрушающего сплошного контроля ИС на их соответствие по содержанию влаги в подкорпусном объеме требованиям ОТУ, т.е. определению, что количество влаги в подкорпусном объеме ИС будет не более 0,05 объемного процента при нормальной температуре.

Способ реализуется следующим образом. В камере холода устанавливается температура минус 20°С, взятая из практики измерения точки росы влаги в объеме ИС, загружаются ИС, измеряется ток утечки каждой схемы, и температура снижается до минус 28°С (при непрерывном измерении тока утечки), т.к. при точке росы минус 28°С объемная концентрация паров воды в подкорпусном объеме будет равна 462 ppm [9], т.е. меньше 500 ppm. Можно сразу установить температуру минус 28°С, а затем повышать ее до минус 20°С, непрерывно измеряя ток утечки ИС. Скорость охлаждения или повышения температуры не более 10°С в минуту. При этом если величина тока утечки резко не возрастает, то содержание влаги в подкорпусном объеме ИС будет соответствовать требованиям ОТУ, т.е. будет более 0,05 объемного процента.

Источники информации

1. ОСТ В 11 0998-99. Микросхемы интегральные. Общие технические условия.

2. ОСТ 11 073.013-83. Микросхемы интегральные. Методы испытаний. Часть 2. Испытания на воздействие климатических факторов и сред заполнения.

3. А.с. СССР №1228052, G01R 31/28, 1986.

4. А.с. СССР №1684755, G01R 31/28, 1991.

5. Патент РФ №2263369, Н01L 21/66, G01R 31/18, 2005.

6. А.с. СССР №1083099, G01N 22/04, 1981.

7. А.с. СССР №1839241, G01R 31/28, 1990.

8. А.с. СССР №1596288, G01R 31/28, 1988.

9. Горлов М.И., Ануфриев Л.П., Николаева Е.В. Контроль содержания паров воды внутри корпусов интегральных схем // Минск: Беспринт, 2002. - 96 с.

Способ контроля интегральных схем по содержанию влаги в подкорпусном объеме, включающий охлаждение интегральных схем и измерение тока утечки при изменении температуры, отличающийся тем, что в камере устанавливают температуру -20°С или -28°С, измеряют ток утечки каждой интегральной схемы, затем соответственно снижают температуру до -28°С или повышают до -20°С со скоростью не более 10°С в мин при непрерывном измерении тока утечки, и если величина тока утечки резко не возрастает, то содержание влаги в подкорпусном объеме интегральной схемы будет соответствовать установленным требованиям - не более 0,05 об.% при нормальной температуре.