способ контроля моп полупроводниковых приборов и интегральных схем на пластинах
Классы МПК: | G01R31/26 испытание отдельных полупроводниковых приборов |
Автор(ы): | Попов В.Д., Курин Ф.М., Онопко Д.И., Катеринич И.И., Оспищев Д.А. |
Патентообладатель(и): | Московский инженерно-физический институт |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-06-25 публикация патента:
10.02.1997 |
Изобретение относится к электронной технике, а точнее к обеспечению надежности и высокого процента выхода годных полупроводниковых приборов и интегральных схем с МОП-структурой. Предлагается контроль МОП-полупроводниковых приборов и интегральных схем на пластинах с помощью включения операции "облучение - отжиг" между операциями выборочного и 100%-го контроля изделий, что позволяет выявить потенциально надежные изделия и отбраковать потенциально ненадежные изделия. В приведенном примере после операции "облучение - отжиг" повысился процент выхода годных изделий, а доля ненадежных изделий после 12000 ч ускоренных испытаний снизилась с 2 до 0%. 1 ил., 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2
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 300-480oС 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 0,05oC10 МэВ в диапазоне доз 103oC5106 рад в зависимости от их радиационной стойкости, отжигу в диапазоне температур 300oC480oC в течение 1200oC12000 с. Дозы в указанном диапазоне выбирают равными (0,1oC0,5)Dпред., где Dпред. предельная доза облучения, при которой наступает отказ изделия. В этом случае заряжаются практически все дефекты. В диапазоне температур (300oC480)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 300oC 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.Класс G01R31/26 испытание отдельных полупроводниковых приборов