Патент на изобретение №2348941

(54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИЗДЕЛИЙ ПО ПРОИЗВОДНЫМ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

(57) Реферат:

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано в технологии изготовления полупроводниковых изделий (ППИ), а также для анализа изделий, отказавших у потребителя. Технический результат: повышение точности диагностики и расширение функциональных возможностей контроля ППИ. Сущность: измеряют вольт-амперную характеристику (ВАХ), вычисляют первую и вторую производные ВАХ при нормальной (+25±5°С) и повышенной температуре (50-125)°С. Начало лавинного пробоя определяют по резкому возрастанию величин первой и второй производных ВАХ. Определяют максимальное значение второй производной ВАХ в области развития лавинного пробоя и напряжения U_{проб.мин} и U_{проб.макс}, в котором величина второй производной имеет максимальное значение. По величине коэффициента , где U_проб.25 – относительный разброс значений пробивных напряжений при температуре +25°С, U_проб.Т – относительный разброс значений пробивных напряжений при повышенной температуре, определяют полупроводниковые изделия с повышенной надежностью и потенциально ненадежные. 1 ил.

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано в технологии изготовления полупроводниковых изделий (ППИ) (диодов, транзисторов, интегральных схем), а также для анализа изделий, отказавших у потребителя.

Известно множество диагностических методов контроля качества и надежности ППИ (низкочастотный шум, интегральные вольт-амперные характеристики (ВАХ), m-характеристики и др.) [1]. Преимуществом диагностического метода с использованием производных ВАХ является простота его реализации и выявление следующих диагностических параметров и характеристик:

– неоднородность лавинного пробоя р-n-перехода;

– режим возникновения теплового вторичного пробоя р-n-перехода;

– неравномерность токораспределения и режима образования горячего пятна;

– последовательное сопротивление р-n-перехода.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, приведенный в источнике [2], принятый за прототип.

В способе-прототипе неоднородность лавинного пробоя р-n-перехода определяется по первой и второй производным ВАХ. Оценку технического ППИ состояния проводят путем сопоставления измеренных значений параметров неоднородности лавинного пробоя с их допустимыми значениями. При неоднородном лавинном пробое р-n-переходов изделия являются потенциально ненадежными, если уровень неоднородности пробоя превышает допустимые значения

U_проб.>U_{проб.макс.},

где U_{проб.макс.} – максимально допустимое значение параметра неоднородности, определяемое по результатам контрольных испытаний.

Недостатком предложенного способа является его малая информативность и достоверность.

Цель изобретения – повышение точности диагностики и увеличение функциональных возможностей контроля ППИ с использованием производных вольт-амперных характеристик.

Цель достигается вычислением производных ВАХ до и после воздействия внешнего дестабилизирующего фактора, например температуры, в поле значений, допустимых по техническим условиям на данное ППИ.

Для устранения указанного недостатка в способе диагностики полупроводниковых изделий по производным вольт-амперных характеристик, включающем измерение производных вольт-амперных характеристик при нормальной и повышенной температуре, допустимой по техническим условиям, вычисление относительного разброса значений пробивных напряжений

U_проб.=U_проб./U_проб.,

где U_проб. – напряжение возникновения лавинного пробоя;

U_проб. – абсолютный разброс значений пробивных напряжений локальных участков р-n-перехода, согласно изобретению по величине коэффициента ,

где U_проб.25 – относительный разброс значений пробивных напряжений при температуре +25°С;

U_проб.Т – относительный разброс значений пробивных напряжений при повышенной температуре,

определяют полупроводниковые изделия с повышенной надежностью и потенциально ненадежные.

Предлагаемый способ заключается в следующем.

Измеряют ВАХ, вычисляют первую и вторую производные ВАХ при нормальной (25±5°С) и повышенной температуре (50÷125°С). Начало лавинного пробоя определяют по резкому возрастанию величин первой и второй производных ВАХ. Определяют максимальное значение второй производной ВАХ в области развития лавинного пробоя и напряжения U_{проб.мин.} и U_{проб.макс.}, в котором величина второй производной имеет максимальное значение (см. чертеж).

Для количественной оценки неоднородности лавинного пробоя по второй производной вычисляют следующие параметры:

– абсолютный разброс значений пробивных напряжений локальных участков р-n-перехода

U_проб.=U_{проб.макс.}-U_{проб.мин.};

– относительный разброс значений пробивных напряжений локальных участков р-n-перехода

U_проб.=U_проб./U_проб.,

где U_проб. – величина пробивного напряжения р-n-перехода.

По коэффициенту

где U_проб.25 – относительный разброс значений пробивных напряжений при температуре 25°С;

U_проб.Т – относительный разброс значений пробивных напряжений при повышенной температуре,

определяют потенциальную надежность ППИ.

При КК_макс – изделие потенциально ненадежно, а при К=0 – изделие обладает повышенной надежностью, где К_макс – максимально допустимое значение коэффициента, определенное по результатам контрольных испытаний для каждого типа полупроводниковых изделий.

Источники информации

1. Горлов М.И., Ануфриев Л.П., Бордюжа О.Л. Обеспечение и повышение надежности полупроводниковых приборов и интегральных схем в процессе серийного производства. Минск, 1997 г., 390 с.

2. Горлов М.И., Емельянов В.А., Ануфриев Д.Л. Технологические отбраковочные и диагностические испытания полупроводниковых изделий. Минск, 2006 г., 368 с.

Формула изобретения

Способ диагностики полупроводниковых изделий по производным вольтамперных характеристик, включающий измерение производных вольт-амперных характеристик при нормальной и повышенной температуре, допустимой по техническим условиям, вычисление относительного разброса значений пробивных напряжений

U_проб=U_проб/U_проб,

где U_проб – напряжение возникновения лавинного пробоя;

U_проб – абсолютный разброс значений пробивных напряжений локальных участков р-n-перехода,

отличающийся тем, что по величине коэффициента

,

где U_проб.25 – относительный разброс значений пробивных напряжений при температуре 25°С;

U_проб.Т – относительный разброс значений пробивных напряжений при повышенной температуре, допустимой по техническим условиям,

определяют полупроводниковые изделия с повышенной надежностью и потенциально ненадежные.

РИСУНКИ