Способ получения однородной по параметрам радиационной стойкости группы изделий электронной техники

Изобретение относится к области электронной техники и предназначено для разбраковки полупроводниковых приборов и интегральных схем по радиационной стойкости. Сущность: определяют для тестовых полупроводниковых структур и/или изделий электронной техники совокупность информативных параметров и измеряют значения этих параметров. Облучают полупроводниковые структуры и/или изделия электронной техники гамма-лучами и измеряют значения информативных параметров после облучения гамма-лучами. Проводят изотермический отжиг и измеряют значения информативных параметров после изотермического отжига. По данным измерений строят для каждого информативного параметра радиационно-термическую (РТ) характеристику в виде РТ вектора в системе координат, где абсцисса - абсолютное отклонение информативного параметра после облучения, а ордината - абсолютное отклонение информативного параметра после термообработки. отбирают однородные по параметрам радиационной стойкости изделия на основании оценки качества и стабильности технологического процесса по разбросу РТ характеристик информативных параметров. Определяют информативные параметры и характеристики полупроводникового материала, используемого для изготовления изделий электронной техники и тестовых полупроводниковых структур. Определяют взаимосвязь информативных параметров и характеристик полупроводникового материала с РТ характеристиками тестовых полупроводниковых структур и изделий электронной техники. Устанавливают допустимые диапазоны значений информативных параметров и характеристик полупроводникового материала для достижения требуемых уровней значений разброса РТ характеристик тестовых полупроводниковых структур и требуемых уровней стойкости к радиационным воздействиям изделий электронной техники. Проводят отбор полупроводникового материала по попаданию в допустимый диапазон значений информативных параметров. Определяют информативные параметры и характеристики технологического процесса и входящих в него технологических операций, применяемых для изготовления тестовых полупроводниковых структур и изделий электронной техники. Отбирают однородные по параметрам радиационной стойкости изделия электронной техники посредством применения методов статистического управления информативными параметрами технологического процесса и достижения статистической однородности значений информативных параметров и характеристик технологического процесса, статистической однородности РТ характеристик тестовых полупроводниковых структур и уровней стойкости к радиационным воздействиям изделий электронной техники. Технический результат - повышение уровня однородности параметров радиационной стойкости ИЭТ в группе изделий. 3 ил.

 

Изобретение относится к области электронной техники, в частности предназначено для разбраковки полупроводниковых приборов и интегральных схем по уровням стойкости и надежности.

Радиационная отбраковка широко применяется в программах обеспечения надёжности бортовой радиоэлектронной аппаратуры. Наиболее эффективной является отбраковка малыми дозами ионизирующего облучения с использованием температурного отжига. Применение метода радиационной отбраковки наиболее целесообразно в следующих случаях:

- когда поставляемые изделия обладают значительной неоднородностью по радиационной стойкости;

- для отбраковки аномально нестойких изделий, параметры которых после тестового облучения выходят за пределы обычного статистического распределения;

- для контроля и сортировки изделий на различных стадиях технологического процесса.

Однако эти методы не всегда обладают достаточной достоверностью, поскольку не все изделия полностью восстанавливают параметры после отжига и, кроме того, неправильный выбор режима цикла облучение-отжиг может вызвать появление нестабильности параметров у годных изделий вследствие деградации контактов и возникновения повышенных токов утечки.

Несмотря на указанные выше недостатки, методы радиационной отбраковки являются наиболее эффективным средством для отбора полупроводниковых приборов и интегральных схем с максимальной и равномерной по партии радиационной стойкостью.

Из уровня техники известен способ отбора изделий электронной техники (далее ИЭТ) по радиационной стойкости или надежности (см. патент RU 2168735, МПК G01R31/26, G01R31/28, опубл. 10.06.2001), включающий формирование представительной «обучающей» выборки для каждого типа разбраковки из испытуемой партии изделий, облучение ее небольшой дозой, вызывающей значимое изменение не менее двух параметров, указанных в технических условиях, построение распределения изделий выборки по степени изменения параметров, вызванного облучением, отжиг до восстановления параметров и испытание выборки на радиационную стойкость до достижения не менее 50% отказов - в случае разбраковки испытываемой партии на радиационную стойкость; испытание выборки на медианный ресурс или в течение требуемой наработки на отказ или в течение времени, необходимого для определения требуемого ресурса - в случае разбраковки испытываемой партии на надежность; испытание выборки на надежность при комбинированном действии облучения, тепловых и электрических нагрузок до получения не менее 50% отказов - в случае разбраковки испытываемой партии по уровням наработки на отказ в условиях комбинированного действия дестабилизирующих факторов.

Указанный способ несмотря на достоинства, такие как классификация изделий по группам радиационной стойкости и/или надежности при различных условиях эксплуатации по результатам испытаний «обучающей» выборки, всё же имеет недостаточный уровень надежности отбора производимых изделий электронной техники по однородности параметров радиационной стойкости.

Техническая проблема, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в недостаточной надежности отбора производимых изделий электронной техники по однородности параметров радиационной стойкости.

Технический результат, достигаемый при решении технической проблемы, заключается в повышении уровня однородности параметров радиационной стойкости ИЭТ в группе изделий за счет одновременного достижения статистической однородности значений информативных параметров и характеристик полупроводникового материала, необходимого для изготовления ИЭТ, информативных параметров и характеристик технологического процесса изготовления ИЭТ и, на их основании, статистической однородности радиационно-термических характеристик тестовых полупроводниковых структур и уровней стойкости к радиационным воздействиям ИЭТ.

Технический результат достигается за счет того, что способ получения однородной по параметрам радиационной стойкости группы изделий электронной техники, включает следующие этапы:

этап определения для тестовых полупроводниковых структур и/или изделий электронной техники совокупности информативных параметров; этап измерения значений информативных параметров для тестовых полупроводниковых структур и/или изделий электронной техники до этапа проведения радиационно-термической обработки;

этап облучения тестовых полупроводниковых структур и/или изделий электронной техники гамма-лучами; этап измерения значений информативных параметров для тестовых полупроводниковых структур и/или изделий электронной техники после этапа облучения гамма-лучами; этап изотермического отжига тестовых полупроводниковых структур и/или изделий электронной техники; этап измерения значений информативных параметров для тестовых полупроводниковых структур и/или изделий электронной техники после изотермического отжига; этап построения по данным измерений для каждого информативного параметра радиационно-термической (РТ) характеристики в виде РТ вектора в системе координат, где абсцисса - абсолютное отклонение информативного параметра (относительно начального значения) после облучения, а ордината – абсолютное отклонение информативного параметра после термообработки относительно начального значения; этап отбора однородных по параметрам радиационной стойкости изделий электронной техники на основании оценки качества и стабильности технологического процесса по разбросу РТ - характеристик информативных параметров; этап определения информативных параметров и характеристик полупроводникового материала, используемого для изготовления изделий электронной техники и тестовых полупроводниковых структур; этап определения взаимосвязи информативных параметров и характеристик полупроводникового материала, с РТ - характеристиками тестовых полупроводниковых структур и изделий электронной техники; этап установки допустимых диапазонов значений информативных параметров и характеристик полупроводникового материала для достижения требуемых уровней значений разброса РТ – характеристик тестовых полупроводниковых структур и требуемых уровней стойкости к радиационным воздействиям изделий электронной техники; этап проведения отбора полупроводникового материала по попаданию в допустимый диапазон значений информативных параметров;

этап определения информативных параметров и характеристик технологического процесса и входящих в него технологических операций, применяемого для изготовления тестовых полупроводниковых структур и изделий электронной техники; этап проведения отбора однородной по параметрам радиационной стойкости изделий электронной техники посредством применения методов статистического управления информативными параметрами технологического процесса и достижения статистической однородности значений информативных параметров и характеристик технологического процесса, статистической однородности РТ - характеристик тестовых полупроводниковых структур и уровней стойкости к радиационным воздействиям изделия электронной техники.

Эффективность применения предлагаемого способа получения однородной по параметрам радиационной стойкости группы изделий электронной техники путем достижения статистической однородности информативных параметров и характеристик технологического процесса и РТ - характеристик тестовых полупроводниковых структур подтверждается примером данных по испытаниям на стойкость к радиационным воздействиям ИЭТ 1620РУ2Н2АМ.

Испытания микросхем 1620РУ2Н2АМ проводились по подгруппам испытаний Е1 (по методу 1000-1 ОСТ 11 073.013 (ч.10) и Е2 (по методу 1005-5 ОСТ 11 073.013 (ч.10) в соответствии с требованиями ОСТ В 11 1010 на пяти производственных партиях на выборке 6 шт. микросхем из каждой партии.

На фиг.1 и 2 представлены результаты испытаний по параметру – критерию работоспособности - уровням бессбойной работы по параметрам низкого (УБР0) и высокого (УБР1) выходного напряжения логического уровня при эквивалентном воздействии фактора с характеристикой 7.И8 по ГОСТ РВ 20.39.414.2 при нижнем значении напряжения питания Ucc = 4,5 В.

На фиг.3 представлены результаты испытаний по параметру – критерию работоспособности - току потребления в режиме хранения при воздействии фактора с характеристикой 7.И7 по ГОСТ РВ 20.39.414.2 при верхнем значении напряжения питания Ucc = 7,5 В.

Функциональный контроль микросхемы 1620РУ2Н2АМ после воздействия радиационных факторов проводился на соответствие требованиями АЕЯР.431220.753ТУ и АЕЯР.431220.753-03ТУ.

Применение предложенного способа позволит получить в условиях промышленного производства высокий уровень однородности параметров радиационной стойкости ИЭТ в группе изделий в корпусном или бескорпусном исполнении, собранных из кристаллов изделия в составе пластины, партии пластин, совокупности партий пластин. Технический результат достигается за счет получения статистической однородности значений информативных параметров и характеристик полупроводникового материала, необходимого для изготовления ИЭТ, информативных параметров и характеристик технологического процесса его изготовления и, через них, статистической однородности РТ - характеристик тестовых полупроводниковых структур и уровней стойкости к радиационным воздействиям ИЭТ. Следует отметить, что вклад в достижение высокого уровня однородности параметров радиационной стойкости группы ИЭТ дает каждая из указанных составляющих (стабильность параметров и характеристик материала, технологии, радиационной чувствительности), но максимальный положительный результат достигается только совокупностью всех составляющих.

Способ получения однородной по параметрам радиационной стойкости группы изделий электронной техники, включающий

а) этап определения для тестовых полупроводниковых структур и/или изделий электронной техники совокупности информативных параметров,

б) этап измерения значений информативных параметров для тестовых полупроводниковых структур и/или изделий электронной техники до этапа проведения радиационно-термической обработки,

в) этап облучения тестовых полупроводниковых структур и/или изделий электронной техники гамма-лучами,

г) этап измерения значений информативных параметров для тестовых полупроводниковых структур и/или изделий электронной техники после этапа облучения гамма-лучами,

д) этап изотермического отжига тестовых полупроводниковых структур и/или изделий электронной техники,

отличающийся тем, что

дополнительно включает следующие этапы:

е) этап измерения значений информативных параметров для тестовых полупроводниковых структур и/или изделий электронной техники после изотермического отжига,

ж) этап построения по данным измерений для каждого информативного параметра радиационно-термической (РТ) характеристики в виде РТ вектора в системе координат, где абсцисса - абсолютное отклонение информативного параметра (относительно начального значения) после облучения, а ордината - абсолютное отклонение информативного параметра после термообработки относительно начального значения,

з) этап отбора однородных по параметрам радиационной стойкости изделий электронной техники на основании оценки качества и стабильности технологического процесса по разбросу РТ характеристик информативных параметров,

и) этап определения информативных параметров и характеристик полупроводникового материала, используемого для изготовления изделий электронной техники и тестовых полупроводниковых структур,

к) этап определения взаимосвязи информативных параметров и характеристик полупроводникового материала, с РТ характеристиками тестовых полупроводниковых структур и изделий электронной техники,

л) этап установки допустимых диапазонов значений информативных параметров и характеристик полупроводникового материала для достижения требуемых уровней значений разброса РТ характеристик тестовых полупроводниковых структур и требуемых уровней стойкости к радиационным воздействиям изделий электронной техники,

м) этап проведения отбора полупроводникового материала по попаданию в допустимый диапазон значений информативных параметров,

н) этап определения информативных параметров и характеристик технологического процесса и входящих в него технологических операций, применяемых для изготовления тестовых полупроводниковых структур и изделий электронной техники,

о) этап проведения отбора однородной по параметрам радиационной стойкости изделий электронной техники посредством применения методов статистического управления информативными параметрами технологического процесса и достижения статистической однородности значений информативных параметров и характеристик технологического процесса, статистической однородности РТ характеристик тестовых полупроводниковых структур и уровней стойкости к радиационным воздействиям изделий электронной техники.