Способ разделения транзисторов по надежности

Авторы патента:

Золотарева Екатерина Александровна (RU)

G01R31/26 - испытание отдельных полупроводниковых приборов (измерение содержания примесей G01N)

Владельцы патента RU 2507525:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к обеспечению качества и надежности полупроводниковых изделий (ПЛИ), в частности транзисторов, и может быть использовано как на этапе производства, так и на этапе применения. Способ разделения транзисторов по надежности включает измерение низкочастотного шума, при этом измерение напряжения низкочастотного шума перехода эмиттер-база проводят до и после воздействия рентгеновским излучением дважды: после облучения половины дозы и полной дозы допустимой по техническим условиям, и по поведению параметра низкочастотного шума разделяют транзисторы на надежные и потенциально ненадежные. Технический результат - повышение достоверности способа без превышения допустимых воздействующих факторов. 1 ил.

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к обеспечению качества и надежности полупроводниковых изделий (ППИ), в частности транзисторов, и может быть использовано как на этапе производства, так и на этапе применения.

Известно из основ надежности ППИ [1], что надежность конкретных изделий определяется количеством содержащихся в них внутренних дефектов (дислокации, неконтролируемых примесей и других точечных дефектов). При радиационном облучении ППИ одним из основных эффектов является накопление заряда на внутренних дефектах, изменяющее поверхностное состояние на границе раздела диэлектрик-полупроводник, внутреннее электрическое поле p-n-перехода, что приводит к изменению электрических параметров, отражающих повышение концентрации дефектов и как результат -снижение надежности каждого изделия.

Известно также из результатов технологических отбраковочных и диагностических испытаний ППИ [2], что наличие дефектов в структуре ППИ неизбежно отражается на характере процессов, связанных с переносом тока через структуру, что приводит к флуктуациям проводимости и воспринимается во внешней цепи как низкочастотный шум (НЧШ), уровень которого пропорционален скорости деградации структуры.

Известен способ отбраковки потенциально ненадежных ППИ [3], когда по критерию шумового: параметра отбраковываются изделия с большими шумами как потенциально ненадежные. Недостаток способа то, что можно отбраковать до 15% надежных изделий.

Наиболее близким аналогом является способ определения потенциально ненадежных ППИ [4], состоящий в том, что после измерения интенсивности шумов пропускают через испытуемое изделие импульс тока, в 1,5-5 раз превышающей по амплитуде предельно допустимое значение, затем вновь измеряют интенсивность шума и по отношению результатов двух измерений судят о потенциальной надежности изделий.

Недостатком способа является подача импульса, в 1,5-5 раз превышающего допустимые по техническим условиям значения, что может вызвать необратимые процессы в структуре изделий, которые могут привести к недостаточной достоверности результатов и преждевременного отказа изделий в эксплуатации.

Изобретение направлено на повышение достоверности способа без превышения допустимых воздействующих факторов. Это достигается тем, что до и после воздействия рентгеновского излучения дозой около половины допустимой и предельной дозы, допустимой техническими условиями, измеряется интенсивность шума на переходе эмиттер-база транзисторов, как наиболее чувствительном переходе. По значениям напряжения низкочастотного шума $\bar{U_{ш}^{2}}$ до испытаний, в процессе испытаний и после испытаний судят о потенциальной надежности транзисторов.

Пример осуществления способа.

Методом случайной выборки было отобрано 10 кремниевых транзисторов КТ3102ЖМ. Для каждого транзистора были измерены значения низкочастотного шума $\bar{U_{ш}^{2}}$ методом прямого измерения по выводам эмиттер-база на частоте f=1000 Гц при рабочем токе 10 мА. Ширина полосы измерения частот Δf=200 Гц, время усреднения τ=2 с. После измерений было проведено воздействие рентгеновским излучением на установке УРС-55 дозой 3600 Р и снова измерены значения низкочастотного шума $\bar{U_{ш}^{2}}$ , затем воздействовали рентгеновским излучением дозой 5400 Р, то есть общей дозой 9000 Р, допустимой по техническим условиям, и вновь измеряли значение низкочастотного шума. Данные измерений приведены в таблице. Более наглядно измерение $\bar{U_{ш э - б}^{2}}$ показано на рисунке.

Таблица
Значения напряжения низкочастотного шума транзисторов КТ3102ЖМ для перехода эмиттер-база до и после рентгеновского облучения
№ транзистора	Значение шума $\bar{U_{ш}^{2}}$ , мк В²
начальное	после 3600 Р	после 9000 Р
1	15,49	15,21	15,17
2	15,51	15,24	15,17
3	15,4	15,16	15,09
4	15,45	15,27	15,58
5	15,47	15,2	15,12
6	15,4	15,17	15,69
7	15,45	15,35	14,67
8	15,38	15,15	15,1
9	15,44;	14,38	15,56
10	15,45	15,3	15,5

Из табл. и рис. видно, что значение напряжения низкочастотного шума у транзисторов КТ3102ЖМ монотонно увеличивается после облучения (транзисторы №1, 2, 3, 5, 8), у ряда транзисторов (№4, 6, 10) значение $\bar{U_{ш}^{2}}$ уменьшается после облучения дозой 3600 Р, а после дополнительного облучения дозой 5400 Р повысилось, несколько превысив первоначальные. Наблюдалось аномальное поведение параметра $\bar{U_{ш}^{2}}$ у транзисторов №7 и 9.

Дополнительные испытания всех транзисторов на безотказность в течение 100 ч при повышенной температуре показали, что транзисторы №7, №9 имели параметрический отказ.

Если оценить потенциальную надежность транзисторов, то можно предположить, что транзисторы №1, 2, 3, 5, 8 будут иметь повышенную надежность, транзисторы №4, 6, 10 будут иметь надежность, соответствующую техническим условиям, а транзисторы №7, 9 - потенциальную ненадежность.

Источники информации

1. Чернышев А.А. Основы надежности полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. - М.: Радио и связь, 1988. - 256 с.

2. Горлов М.И., Емельянов В.А., Ануфриев Д.Л. Технологические отбраковочные и диагностические испытания полупроводниковых изделий. - Мн.: Белорусская наука. 2006. - 367 с.

3. Горлов М.И., Ануфриев Л.П., Бордюжа О.Л. Обеспечение и повышение надежности полупроводниковых приборов и интегральных схем в процессе серийного производства. - Мн.: Интеграл, 1997. - 318 - 320 с.

4. Авторское свидетельство СССР №490047, G01R 31/26, 1976.

Способ разделения транзисторов по надежности, включающий измерение низкочастотного шума, отличающийся тем, что измерение напряжения низкочастотного шума перехода эмиттер-база проводят до и после воздействия рентгеновским излучением дважды: после облучения половины дозы и полной дозы, допустимой по техническим условиям, и по поведению параметра низкочастотного шума разделяют транзисторы на надежные и потенциально ненадежные.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам тестирования параметров планарных полупроводниковых светодиодных гетероструктур (ППСГ) на основе GaN.

Устройство для определения шумовых параметров четырехполюсника свч // 2499274

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: устройство содержит измерительную интегральную схему с перестраиваемыми параметрами, вход которой соединен с генератором шума посредством центрального проводника в виде отрезка линии передачи, выход которого соединен с входом измеряемого четырехполюсника, измеритель коэффициента шума.

Устройство для определения шумовых параметров четырехполюсника свч // 2498333

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: устройство содержит измерительную интегральную схему с элементами с перестраиваемыми параметрами, вход которой соединен с генератором шума отрезка линии передачи, выход которого соединен с входом измеряемого четырехполюсника, измеритель коэффициента шума.

Способ сравнительной оценки надежности партий интегральных схем // 2492494

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности интегральных схем (ИС), и может быть использовано для сравнительной оценки надежности партий ИС как на этапе производства, так и на входном контроле на предприятиях-изготовителях радиоэлектронной аппаратуры.

Способ отбраковки потенциально ненадежных транзисторов // 2490656

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения надежности транзисторов, и может быть использовано для разделения транзисторов по надежности в процессе производства, а также на входном контроле на предприятиях-изготовителях радиоэлектронной аппаратуры.

Способ сравнительной оценки надежности полупроводниковых изделий // 2490655

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых изделий (ПИИ), и может быть использовано для сравнительной оценки надежности партий НИИ как на этапе производства, так и на входном контроле на предприятиях - изготовителях радиоэлектронной аппаратуры.

Способ отбраковки полупроводниковых изделий пониженного уровня надежности // 2484489

Устройство для климатических испытаний полупроводниковых приборов // 2479889

Изобретение относится к контрольно-испытательному оборудованию изделий электронной техники. .

Установка для испытаний на совместное воздействие радиации и одиночных импульсов напряжения // 2478217

Изобретение относится к радиационной испытательной технике и предназначено для использования в системах испытаний на радиационную стойкость радиоэлектронной аппаратуры.

Способ обнаружения скрытых электрических дефектов матричных или линейных кремниевых моп мультиплексоров // 2474918

Изобретение относится к технологии изготовления и способам тестирования матричных или линейных МОП мультиплексоров. .

Способ измерения теплового импеданса полупроводниковых диодов с использованием полигармонической модуляции греющей мощности // 2507526

Изобретение относится к технике измерения теплофизических параметров полупроводниковых диодов. Способ измерения теплового импеданса полупроводниковых диодов, заключающийся в том, что через полупроводниковый диод пропускают последовательность импульсов греющего тока, период следования которых постоянный, в паузах между ними измеряют температурочувствительный параметр - прямое падение напряжения на полупроводниковом диоде при малом измерительном токе - и определяют изменение температуры р-n-перехода. При этом модуляцию длительности импульсов греющего тока осуществляют по полигармоническому закону с заданным набором частот модуляции, вычисляют с помощью Фурье-преобразования мнимые и вещественные трансформанты температуры, по ним вычисляют значения амплитуд и фаз всех гармоник температуры, после чего определяют модули и фазы теплового импеданса на всех заданных частотах модуляции. Технический результат заключается в сокращении времени процесса измерения зависимости теплового импеданса от частоты модуляции греющей мощности и повышении оперативности контроля теплофизических параметров полупроводниковых диодов. 2 ил.

Устройство для измерения полного сопротивления и шумовых параметров двухполюсника на свч // 2510035

Изобретение относится к измерительной технике на СВЧ. Устройство для измерения полного сопротивления и шумовых параметров двухполюсника на СВЧ, содержащее измеритель частотных характеристик и интегральную схему в составе центральной линии передачи, отрезка линии передачи, соединенного с центральной линией передачи, электрических ключей - полупроводниковых приборов, управляемых постоянными напряжениями, измеритель частотных характеристик соединен с одним концом центральной линии передачи, другой ее конец - с измеряемым двухполюсником. В котором в качестве измерителя частотных характеристик используют измеритель спектральной плотности мощности шума, интегральная схема выполнена в виде монолитной интегральной схемы на полупроводниковой подложке, при этом отрезок линии передачи выполнен равным одной восьмой длины волны в линии передачи, в качестве электрических ключей используют полевые транзисторы с барьером Шотки и, по меньшей мере, в виде одной пары, при этом в каждой упомянутой паре исток одного полевого транзистора с барьером Шотки соединен с центральной линией передачи на расстоянии одной восьмой длины волны в линии передачи от места соединения измеряемого двухполюсника и между парами, его сток с одним концом отрезка линии передачи, другой конец которого соединен со стоком другого полевого транзистора с барьером Шотки, его исток заземлен, постоянные управляющие напряжения подают на затворы каждого полевого транзистора с барьером Шотки от соответствующего источника постоянного управляющего напряжения. Технический результат заключается в расширении рабочей полосы частот, в повышении точности измерения путем снижения погрешности измерения и в упрощении устройства при сохранении возможности автоматизации. 4 ил.

Способ сравнительной оценки надежности партий полупроводниковых изделий // 2511617

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых изделий ППИ (транзисторов, интегральных схем (ИС) и т.д.) и может быть использовано для сравнительной оценки надежности партий ППИ как в процессе производства, так и при входном контроле на предприятии-изготовителе радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретения заключается в том, что на произвольных одинаковых выборках из партий полупроводниковых изделий (не менее 25 штук от каждой партии) проводят измерение электрического информативного параметра до и после воздействия пятью импульсами ЭСР обеих полярностей, потенциалом, допустимым по техническим условиям, затем для последнего измерения вычисляют коэффициент конструктивно-технологического запаса для верхней и нижней норм параметра, далее находят среднее значение изменения величины информативного параметра. По значениям коэффициентов запаса и средних значений величин изменения информативного параметра оценивают сравнительную надежность двух партий. Технический результат: повышение функциональных возможностей способа.

Способ отбраковки полупроводниковых изделий пониженного уровня качества из партий изделий повышенной надежности // 2511633

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения надежности полупроводниковых изделий (ППИ) (транзисторов и интегральных схем), и может быть использовано для обеспечения повышенной надежности партий изделий как на этапе производства, так и на входном контроле на предприятиях-изготовителях радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретения заключается в том, что проводят измерения информативного электрического параметра или параметров при нормальной температуре, после 100 ч электротермотренировки в режиме проведения испытаний на безотказность по техническим условиям, после проведения воздействия электростатическим разрядом допустимым напряжением, указанным в технических условиях, по пяти разрядам в обоих направлениях и затем проведение температурного отжига при максимально допустимой температуре по ТУ в течение 2-4 ч. По результатам испытаний и измерений определяют для каждого изделия коэффициент К, по которому определяется изделие пониженной надежности. Технический результат: повышение достоверности и расширение функциональных возможностей способа отбраковки полупроводниковых изделий пониженного уровня надежности качества из партии изделий повышенной надежности.

Способ разделения полупроводниковых изделий по надежности // 2515372

Способ разделения полупроводниковых изделий по надежности заключается в том, что на партии полупроводниковых изделий измеряют интенсивность шума на двух частотах 200 Гц и 1000 Гц. Вычисляют показатель формы спектра шума γ по формуле: , где и - квадрат эффективного значения шума соответственно на частотах f1 и f2, проводят воздействие рентгеновским облучением дозой, допустимой по техническим условиям, вновь измеряют интенсивность шума и вычисляют показатель формы спектра γ2. По величине коэффициента M, равного M=γ2/γ1, партию изделий разделяют на надежные и потенциально ненадежные изделия. Технический результат - повышение достоверности способа. 1 табл.

Способ определения теплового сопротивления переход-корпус транзисторов с полевым управлением // 2516609

Изобретение относится к измерению тепловых параметров компонентов силовой электроники. Сущность: прибор нагревают путем пропускания через него тока произвольной формы в открытом состоянии. В процессе нагрева в моменты времени прерывают протекание греющего тока и, пропуская через прибор измерительный ток, измеряют и запоминают значения термочувствительного параметра и температуры корпуса. Периодически измеряют и запоминают значения греющего тока и вызываемого им падения напряжения на приборе. Вычисляют среднюю мощность, выделяемую прибором в интервале времени. С момента времени до момента времени сравнивают вычисленную среднюю мощность потерь на n-м интервале измерения с предварительно установленной максимально допустимой для прибора рассеиваемой мощностью. Когда значение меньше, равно или больше PMAX, соответственно, увеличивают, оставляют неизменным или уменьшают среднее значение греющего тока. По достижении температурой корпуса прибора заданного максимума в момент полностью прерывают протекание греющего тока. Через прибор пропускают измерительный ток и измеряют и запоминают значение термочувствительного параметра. В режиме естественного охлаждения по достижении термодинамического равновесия в момент времени измеряют и запоминают значения термочувствительного параметра и температуры корпуса прибора. Рассчитывают тепловое и переходное тепловое сопротивления переход-корпус. Технический результат: повышение точности, снижение временных затрат. 1 ил.

Способ измерения шума узлов мфпу // 2521150

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: способ измерения шума узлов фотоприемного устройства (ФПУ) включает измерение напряжения шума U ш1 с выключенным напряжением питания ФПУ, измерение напряжения шума U ш2 с включенным напряжением питания ФПУ и заданным временем накопления ФПУ, расчет напряжения шума ФПУ U ш по формуле: U ш = U ш 2 2 − U ш 1 2 . Дополнительно измеряют напряжение шума Uш3 с включенным напряжением питания и нулевым временем накопления ФПУ и рассчитывают уровень шума матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ) U шМФЧЭ и большой интегральной схемы (БИС) U шБИС по формулам: U ш М Ф Ч Э = U ш 2 2 − U ш 3 2 , U ш Б И С = U ш 3 2 − U ш 1 2 . Технический результат - раздельное измерение шума МФЧЭ и БИС. 3 ил., 1 табл.

Способ разделения интегральных схем "по надежности" // 2529675

Изобретение относится к контролю качества и надежности интегральных схем (ИС), как логических, так и аналоговых, и может быть использовано как в процессе производства, так и при входном контроле на предприятиях-изготовителях радиоэлектронной аппаратуры. Сущность: на представительной выборке ИС проводят измерения электрического информативного параметра при трех напряжениях питания: критическом, номинальном и максимально допустимом по ТУ. Находят коэффициент, характеризующий надежность ИС: , где A U м а к с , A U н о м , A U К Н П - значения электрических информативных параметров соответственно при допустимом, номинальном и критическом напряжениях питания. Технический результат: расширение функциональных возможностей. 1 табл.

Способ разделения интегральных схем по надежности // 2537104

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам обеспечения качества и надежности интегральных схем (ИС) как логических, так и аналоговых. Сущность изобретения заключается в том, что на представительной выборке проводят измерение критического напряжения питания (КНП) до и после электротермотренировки (ЭТТ) продолжительностью до 100 ч и после термического отжига продолжительностью 4-10 ч при температуре, максимально допустимой для данного типа ИС, затем находят коэффициент М и по его значению разделяют ИС по надежности. M = Е К Р Э Т Т − Е К Р Н А Ч Е К Р Э Т Т − Е К Р о т ж , где Е К Р Н А Ч , Е К Р Э Т Т , Е К Р о т ж - значения КНП до ЭТТ, после ЭТТ и после отжига соответственно. Предложенный способ позволяет снизить риск повреждения испытуемых схем при воздействии на них внешних испытательных факторов.

Способ определения напряжения локализации тока в мощных вч и свч биполярных транзисторах // 2537519

Изобретение относится к технике измерения предельных параметров мощных биполярных транзисторов и может использоваться на входном и выходном контроле их качества. Способ основан на использовании известного эффекта резкого изменения крутизны зависимости напряжения на эмиттерном переходе при постоянном эмиттерном токе от коллекторного напряжения UЭБ(UK). Контролируемый транзистор включается по схеме с общей базой, задается постоянный эмиттерный ток, на коллектор контролируемого транзистора подается сумма линейно нарастающего напряжения, не превышающего предельно допустимого значения для данного типа транзисторов при заданном токе, и низкочастотного синусоидального напряжения с малой амплитудой, измеряют амплитуду U ˜ Э Б ( U К 0 ) , U ˜ Э Б ( U К 1 ) , U ˜ Э Б ( U К 2 ) переменной составляющей напряжения на эмиттере контролируемого транзистора при трех значениях напряжения UK0, UКЛ1, UК2 на коллекторе контролируемого транзистора соответственно и искомое напряжение локализации вычисляют по формуле U К Л = U К 2 − m U К 1 1 − m , где , , . При этом для измерения крутизны зависимости UЭБ(UK) используется малый переменный сигнал, позволяющий повысить точность измерения крутизны указанной зависимости. Технический результат заключается в исключении опасных запредельных воздействий на контролируемый прибор и определении напряжения локализации тока мощных ВЧ и СВЧ биполярных транзисторов без введения контролируемого транзистора в режим «горячего пятна». 3 ил.