Способ сравнительных испытаний по надежности партий интегральных схем

Способ сравнительных испытаний по надежности партий интегральных схем

Реферат

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых интегральных схем (ИС), и может быть использовано для сравнительной оценки надежности партий ИС как в процессе производства, так и при входном контроле на предприятии-изготовителе радиоэлектронной аппаратуры.

Известен способ сравнительной оценки надежности партий полупроводниковых изделий (ППИ) [1], в соответствии с которым на ППИ осуществляется механическое воздействие и воздействие ЭСР при значениях, максимально допустимых по ТУ, а сравнение партий ППИ по надежности осуществляют, сравнивая минимальные, средние и максимальные значения информативного параметра до и после испытаний.

За основу взят способ сравнительной оценки надежности партий ИС [2], в соответствии с которым на произвольных выборках ИС из партий проводят измерение значений динамических параметров до и после воздействия различных по полярности напряжения пяти электростатических разрядов (ЭСР), предельно допустимых по техническим условиям (ТУ), и температурного отжига при допустимой максимальной температуре кристалла, а ЭСР подают на каждую из пар выводов ИС: вход - общая точка, выход - общая точка, питание - общая точка, вход-выход, количество циклов воздействия ЭСР и температурного отжига составляет не менее трех, по количеству отказавших ИС делают вывод о сравнительной надежности партий ИС.

Недостаток способа - трудоемкость испытаний. Изобретение направлено на устранение данного недостатка.

Предложенный способ сравнительных испытаний на надежность партий ИС основывается на измерении информативного параметра Х в исходном состоянии, после воздействия на ИС пяти импульсов ЭСР обеих полярностей потенциалом, предельно допустимым по ТУ, после хранения в течение 72 часов при нормальных условиях (атмосферном давлении, температуре Т=22±5°С), после термического отжига при температуре Т_отж=100°С в течение 2 часов и сравнении трех величин: Δ₁=Х_нач-Х_ЭСР, Δ₂=X_ЭСР-X_xp, Δ₃=Х_хр-Х_отж, где Х_нач - значение информативного параметра в начале измерений (в исходном состоянии), Х_ЭСР - значение информативного параметра после воздействия ЭСР, Х_хр - значение информативного параметра после хранения в течение 72 часов, Х_отж - значение информативного параметра после термического отжига при температуре Т=100°С.

Способ осуществляется следующим образом: от партий ИС (количество партий неограниченно, ИС должны быть однотипными) методом случайной выборки отбирают одинаковое количество изделий (не менее 10 от каждой партии) и измеряют значение информативного параметра. Затем на каждую ИС всех выборок подают пять ЭСР одной и пять ЭСР другой полярности потенциалом, максимально допустимым по ТУ. Воздействию ЭСР должны подвергаться следующие выводы ИС: питание - общая точка, вход - питание, выход - питание, вход-выход. Затем измеряют значение информативного параметра. Далее все ИС хранят в нормальных условиях в течение 72 часов. Измеряют значение информативного параметра. Проводят термический отжиг всех ИС при температуре Т=100°С. Измеряют значение информативного параметра. Далее для каждой ИС находят значения величин Δ₁, Δ₂, Δ₃. По значениям Δ₁, Δ₂, Δ₃ судят о сравнительной надежности партий ИС.

Способ был опробован на выборках из двух партий ИС типа К155ЛЕ1 (четыре логических элемента 2ИЛИ-НЕ, выполненные по ТТЛ технологии с окисной изоляцией карманов). Из каждой партии ИС методом случайной выборки было отобрано по 10 ИС. В качестве информативного параметра было выбрано среднеквадратичное значение напряжения низкочастотного шума (НЧШ) U Ш 2 ¯ . На каждой ИС было измерено значение шумового напряжения U Ш Н А Ч 2 ¯ по выводам питание - общая точка (выводы 14-7). Измерение НЧШ проводилось при токе 7,5 мА, с полосой частот 200 Гц, при центральной частоте 1000 Гц. Затем ИС подвергались воздействию ЭСР потенциалом 200 В. Воздействие проводилось следующим образом. ЭСР подавался на следующие выводы ИС: питание - общая точка (выводы 14-7), вход - питание (выводы 2-14), выход - питание (выводы 1-14), вход-выход (выводы 1-2). Сначала подавалось пять ЭСР одной полярности, затем пять ЭСР другой полярности. После этого замеряли среднеквадратичное значение напряжения НЧШ после ЭСР U Ш Э С Р 2 ¯ . Далее ИС хранились в нормальных условиях в течение 72 часов. Замеряли среднеквадратичное значение напряжения НЧШ после хранения U Ш Х Р 2 ¯ . Провели термический отжиг всех ИС при температуре Т=100°С. Замеряли среднеквадратичное значение напряжения НЧШ после ЭСР U Ш О Т Ж 2 ¯ . Далее Для каждой ИС нашли значения величин Δ 1 = U Ш Н А Ч 2 ¯ − U Ш Э С Р 2 ¯ , Δ 2 = U Ш Э С Р 2 ¯ − U Ш Х Р 2 ¯ , Δ 3 = U Ш Х Р 2 ¯ − U Ш О Т Ж 2 ¯ . Результаты измерения величин среднеквадратичного значения напряжения НЧШ, а также значения величин Δ₁, Δ₂, Δ₃ представлены в таблице 1 (для выборки из партии 1) и в таблице 2 (для выборки из партии 2).

Таблица 1
Результаты испытания выборки из партии 1
	U Ш Н А Ч 2 ¯ , мкВ2	U Ш Э С Р 2 ¯ , мкВ2	U Ш Х Р 2 ¯ , мкВ2	U Ш О Т Ж 2 ¯ , мкВ2
№ ИС	Δ1	Δ2	Δ3
1	14,48	14,61	14,46	14,48	-0,13	0,15	-0,02
2	14,19	14,30	14,29	14,26	-0,11	0,01	0,03
3	14,81	14,9	14,88	14,86	-0,09	0,02	0,02
4	14,68	14,76	14,79	14,79	-0,08	-0,03	0
5	14,4	14,65	14,41	14,34	-0,25	0,24	0,07
6	14,68	14,76	14,7	14,72	-0,08	0,06	-0,02
7	14,27	14,34	14,34	14,39	-0,07	0	-0,05
8	14,43	14,69	14,38	14,47	-0,26	0,31	-0,09
9	14,52	14,60	14,58	14,56	-0,08	0,02	0,02
10	14,48	14,64	14,64	14,66	-0,16	0	-0,02

Таблица 2
Результаты испытаний выборки из партии 2
	U Ш Н А Ч 2 ¯ , мкВ2	U Ш Э С Р 2 ¯ , мкВ2	U Ш Х Р 2 ¯ , мкВ2	U Ш О Т Ж 2 ¯ , мкВ2
№ ИС	Δ1	Δ2	Δ3
1	14,23	14,48	14,32	14,33	-0,25	0,16	-0,01
2	14,28	15,07	14,99	14,45	-0,79	0,08	-0,54
3	14,15	14,29	14,30	14,26	-0,14	-0,01	0,04
4	14,11	14,48	14,48	14,22	-0,37	0	0,26
5	14,18	14,31	14,22	14,24	-0,13	0,09	-0,02
6	14,22	14,37	14,30	14,29	-0,15	0,07	0,01
7	14,4	14,65	14,66	14,59	-0,25	-0,01	0,07
8	14,29	14,32	14,30	14,29	-0,03	0,02	0,01
9	14,46	14,59	14,46	14,40	-0,13	0,13	0,06
10	14,21	14,35	14,34	14,36	-0,14	0,01	-0,02

Из таблиц видно, что для каждой ИС величины Δ₁, Δ₂, Δ₃ могут иметь как отрицательные, так и положительные значения, причем Δ₁ всегда отрицательна. Величины Δ₂, Δ₃ могут быть как положительны, так и отрицательны. В первой выборке общее число отрицательных значений величин Δ₂ и Δ₃ девять (ноль считаем за отрицательное значение). Во второй выборке общее число отрицательных значений величин Δ₂ и Δ₃ семь. Таким образом, общее число отрицательных значений величин Δ₁, Δ₂, Δ₃ в первой выборке больше, чем во второй. На основании этого делаем вывод, что вторая партия более надежна, чем первая.

Источники информации

1. Патент РФ №2381514, G01R 31/26, опубл. 10.02.2010.

2. Патент РФ №2386975, G01R 31/26, опубл. 20.04.2010.

Способ сравнительных испытаний на надежность партий интегральных схем, в соответствии с которым на произвольных одинаковых выборках из партий, составляющих не менее 10 интегральных схем, проводят измерение среднеквадратичного значения напряжения низкочастотного шума до и после воздействия пятью электростатическими разрядами (ЭСР) обеих полярностей потенциалом, предельно допустимым по ТУ, на выводы «питание - общая точка», «вход - питание», «выход - питание», после хранения в нормальных условиях в течение 72 часов и после температурного отжига в течение 2 часов при температуре 100°С, отличающийся тем, что после измерений для каждой ИС находят значения величин Δ₁=Х_нач-Х_ЭСР, Δ₂=Х_ЭСР-Х_хр, Δ₃=Х_хр-Х_отж, где Х_нач - среднеквадратичное значение напряжения низкочастотного шума до воздействия ЭСР, Х_ЭСР - среднеквадратичное значение напряжения низкочастотного шума после воздействия ЭСР, Х_хр - среднеквадратичное значение напряжения низкочастотного шума после хранения в течение 72 часов, Х_отж - среднеквадратичное значение напряжения низкочастотного шума после термического отжига при температуре Т=100°С, по соотношению общего количества отрицательных значений Δ₁, Δ₂, Δ₃ для выборок судят о сравнительной надежности партий ИС.