способ контроля моп полупроводниковых приборов и интегральных схем на пластинах

Формула изобретения

Способ контроля МОП-полупроводниковых приборов и интегральных схем на пластинах, заключающийся в измерении электрических параметров, облучении ионизирующим излучением и в повторном измерении электрических параметров, отличающийся тем, что первоначально осуществляют выборочный контроль, облучение производят ионизирующим излучением с энергиями 0,05-10 МэВ до доз 510⁶рад. с последующим отжигом в диапазоне температур 300-480^oС в течение 1200-12000 с.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электронной технике, а точнее к обеспечению надежности и высокого процента выхода годных полупроводниковых приборов и интегральных схем с МОП-структурой.

Известен радиационный способ определения стабильности и надежности полупроводниковых приборов, который заключается в том, что облучают изделия рентгеновскими лучами дозой не менее 50000 рад и измеряют их характеристики на пластинах. В результате этого выявляют полупроводниковые приборы с аномальным изменением характеристик.

Недостаток данного способа заключается в изменении характеристик изделий после облучения, что снижает допустимое изменение параметров во времени, а также в большой дозе, при которой нерадиационно стойкие изделия выходят из строя.

Недостатками способа являются: необходимость поиска информативных параметров, недостаточная доза для радиационно стойких МДП-приборов, необходимость отжигать в электрическом режиме и при двух значениях температур. Способ может быть реализован в промышленных масштабах только при использовании изделий в корпусах.

Сущность предлагаемого способа контроля МОП полупроводниковых приборов и интегральных схем заключается в том, что в процессе производства перед операцией 100% -ного контроля изделия на пластинах подвергают облучению ионизирующим излучением с энергиями 0,05^oC10 МэВ в диапазоне доз 10^3oC510⁶ рад в зависимости от их радиационной стойкости, отжигу в диапазоне температур 300^oC480^oC в течение 1200^oC12000 с.

Дозы в указанном диапазоне выбирают равными (0,1^oC0,5)D_пред., где D_пред. предельная доза облучения, при которой наступает отказ изделия. В этом случае заряжаются практически все дефекты. В диапазоне температур (300^oC480)^oC происходит отжиг заряда в точечных дефектах, а заряд в скоплениях дефектов, которые определяют надежность изделий, остается. В дальнейшем точечные дефекты будем называть дефектами 1-го типа, а скопления дефектов дефектами 2-го типа. Время отжига 1200 с является минимальным для отжига заряда в дефектах, а при времени, большем 12000 с, процесс отжига насыщается. Последующий 100%-ный контроль стандартных параметров выявляет изделия с аномальным изменением параметров и автоматически маркирует их.

Исследования МОП-структур методом "облучение-отжиг" позволило определить энергии активации процесса перезарядки дефектов около 0,9 эВ (1 тип) и около 1,5 эВ (2 тип) соответственно.

Все образцы полупроводниковых приборов и интегральных схем с МОП-структурой (МОП-приборов) можно разделить на 4 группы (см. таблицу). В группе I надежные изделия не имеют дефектов 1-го и 2-го типов. В группе II потенциально ненадежные изделия, в оксиде которых имеются незаряженные дефекты 2-го типа. При облучении они заряжаются и проявляются после отжига в аномальном сдвиге.

Примером конкретной реализации способа служит выполнение операции "облучение-отжиг" на пластинах КМОП ИС типа 1617 РУ6 и 132 РУ5. После операции "выборочный контроль" 18 пластин ИС типа 16117 РУ6 были облучены на гамма-установке "исследователь" с энергией квантов около 1,3 МэВ при мощности дозы 200 рад/с, после чего производился отжиг при 300^oC в течение 1 ч. После 100% -го контроля стандартных параметров и отметки негодных изделий пластины разрезались на кристаллы и собирались в корпус.

В результате применения предлагаемого способа процент выхода годных изделий повысился до 85% по сравнению с 72% в контрольной партии (без облучения и отжига), а испытания на безотказность в течение 12000 ч не зафиксировали отказов, в то время как в контрольной партии наблюдалось 2% отказов. На пластинах МОП ИС типа 132РУ5 варьировались как доза облучения, так и время и температура отжига. Результаты представлены на чертеже, где "0" - обозначен отрицательный результат, а положительный результат.

Таким образом, выбор режима отжига в зависимости от дозы облучения рекомендуется производить с помощью диаграммы на чертеже, построенной на основе экспериментальных исследований различных МОП-приборов.