Способ отбраковки ненадежных кмоп ис

(54) СПОСОБ ОКМОП ИС(57) Изобрете БРАКОВКИ НЕНАДЕЖН ие может бы исполь оэлек- бретеэовано при и тронной аппа изводстве туры. Цел е достове ых камиле повышеци ненадежн нияковк аност тарныхС устан Моинтег ливаю ль ныхв терм ем (ИС амеру,тем в течепри 50-70 Сия ИС. Затем ние 5- и изме держивают потребле операция Для каждо ие величи мин вы ют ток аналогичнаятри 90-120 С роиэводится ИС вычис яетс ка п тно кл ем- слитребленияпературе диЧине тока пванной темп Вычисляется отношения д личине откл чения судят веа ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ М АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Ефимов И.Е. и др. Надежноствердых интегральных схем. М.;во стандартов, 1979, с. 91-94.Патент Японии55-6873,С 01 Е 3/26, 20,02.80,801239658 А 1 при фиксированнои т пазона 90-20 С к ве требления при фиксир ратуре диапазона 50- среднее значение это я каждой выборки. По ненпя от среднего знкачестве ИС.Изобретение относится к способам контроля качества интегральных схем ( ИС) и может быть использовано при производстве радиоэлектронной аппаратуры для отбора высоконадежных комплементарных МОП (КМОП) ИС,Цель изобретения - повышение достоверности отбраковки ненадежных КМОП ИС,Поставленная гель достигается выбором в качестве параметра отбраковкй отношения токов 1 готребления КМОП ИС;измеряемых в двух температурных диапаэоцах в первом из которых вклад токов поверхностных утечек становится малым по сравнению с генерацией через поверхностные состояния, а во втором доминирует генерация носителей через запрещенную зону.Способ основан на том что одним иэ наиболее информативных параметров, позволяющим судить о надежности КМОП ИС, является температурная зависимость статического тока потребления.Статический ток потребления ИС1 складывается из суммы обратных токов МОП-транзисторов. Для отдельного МОП- транзистора величина обратного тока 1 обр, определяется суммой составляющих, из которых наибольшее влияние на температурную зависимость 1 обр; оказывают токи диффузии, генерации-рекомбинации, токи поверхностных утечек и канальные токи, связанные с наличием инверсного слоя,Температурная зависимость теплового тока определяется, главным образом экспоненциальным членом ехР-ьЕ /г 1 котоРый в соответствии со статистикой Максвелла-Больцманахарактеризует вероятность перехода электрона из валентной зоны в зону проводимости при средней тепловой энеРгии кРисталла ггт =1 Т/е, ПРи температурах порядка 50-70 С рост обрат-. ного тока МОП-транзистора обусловлен в основном ступенчатой генерацией неосновных носителей через примесные уровни, для которых энергия активации меньше ширины запрещенной эоны, Тепловые токи, вызванные ступенчатой генерацией, формируются, главным образом в переходных слоях, в том числе и в переходах, образованных каналами. Токи поверхностных утечек приотемпературах ниже 50-70 С преобладают, а при температурах в диапазоне 50- 70 " их вклад в суммарный обрат 5 ныи ток становится малым, так какрост тока утечки с температурой происходит медленнее.Б указанном диапазоне вероятностьпрямой генерации через всю запрещенную зону (ь=11 В) мала, поэтомутепловые токи, обусловленные прямойгенерацией, ничтожно малы,Величины тепловых токов, вызванных ступенчатой генерацией и поверхностными утечками, зависят от степени чистоты поверхностного слоя и окисной пленки, Потенциальная ненадежность МОП-структур обусловлена в основном неконтролируемыми загрязнениО ями на поверхности или в объеме окисной пленки ионами металлов, а такжесвойствами поверхностного слоя полупроводника, Источниками загрязненийявлчются основные операции технологического процесса изготовления МОПструктур. Такую же роль, как и загрязняющие примеси, могут играть различные дефекты кристаллической решетки; пустые узлы, дислокации илиЗО сдвиги, возникающие при деформациикристаллов и т,д,Велгячина обратного теплового токав диапазоне температур 50-70"С, обусловленная загрязнениями кристаллаи окисла, зависит как от концентрациипримесей, так и от величины энергиисоответствующей примесному уровню, т,е, виду примесных атомов, Поэтому по величине обратного тепло 40 вого тока в диапазоне температур 50 о,70 С можно судить о наличии загрязнения кристалла, однако из-за разницы в величине Е трудно судить оконцентрации примесей,При 90-120 С приращение обратного тока за счет носителей заряда,обусловленных наличием примесныхуровней, связанных с загрязнениями,продолжается только в том случае,если их исходная концентрация достаточно велика, Чем меньше исходнаяконцентрация примеси, тем быстрее сповышением температуры прекращаетсярост количества носителей, обусловленных примесными уровнями, Крометого, при температурах выше 90-120 Соначинают доминировать тепловые токивызванные прямой генерацией, Величи239 ь 58 Формула изобретения Способ отбраковки ненадежных КМОП ИС, включающий подачу на однотипные испытуемые приборы одинаковых входных напряжений и одинаковых напряжений питания, нагревание приборов и измерение токов потребления в установившемся режиме, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения достоверности отбраковки, измеряют токи потребления при двух фиксированных значениях температуры в днапаэонах 50-70 и 90-120 С, а отбраковывают приборы с наибольшим от" ношением второго тока к первому,Составитель В.Масловский Редактор Н.Рогулич Техред М.Ходанич Корректор Т.КолбТираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва,Ж, Раушская наб., д, 4/5 .Заказ 3392/46 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 на суммарного теплового тока приэтих температурах по крайней мереона порядок выше в диапазоне 50-70 Спричем, чем выше степень загрязнения кристалла, поверхностного слоя иокисной пленки и связанная с этимзагрязнением концентрация примесей,тем выше относительное приращениетока потребления КМОП ИС с ростомтемпературы, 10Отношение тока потребления КМОП ИСпри температуре в диапазоне 90-120 С1например при 10 С, к току потребления при температуре в диапазоне 5070 С, например 60 оС, характеризует 15степень загрязнения кристалла и окисла, а следовательно, и уровень надежности контролируемой ИС, Чем мень.ше величина этого отношения, тем выше потенциальная надежность КМОП ИС, 20Выдержка при каждой иэ указанных температур в течение 5-7 мин вполне достаточна для выравнивания температурокружающей среды и непосредственнополупроводникового кристалла. 25Способ осуществляется следующимобразом,Иэ сравниваемых партий однотипныхКМОП ИС берутся случайные выборки,содержащие одинаковое количество при-ЗОборов, Для каждой иэ ИС, входящих ввыборки, задается одинаковый электрический режим подключением выводов всоответствии со схемой измерения статического тока потребления, КаждаяИС, находящаяся под электрической нагрузкой, устанавливается в термокамеру, задается одна иэ температур диапазона 50-700 С, осуществляется выдержка в течение 5 - 7 мин и измеряется ток потребления ИС, Затем устанавливается одна иэ температур диапазона 90-120 С, осуществляется выдержка в течение 5-7 мин и измеряется ток потребления.Для каждой ИС вычисляется отношение величины тока потребления 1 т при фиксированной температуре из диапазона 90-120 С к величине токаотребления 1 л при фиксированной температуре диапазона 50-70 С К==. Вые Хаф Хл числяется среднее значение К для одной и другой выборки. Выборка, имеющая большее значение К, считается менее надежной, а следовательно, и парТия ИС, иэ которой взята данная выборка, признается менее надежной,Результаты испытаний показали .что для группы ИС, имеющих наибольшую надежность, среднее значение отношения токов (Кл=14,92 при б=0,71) существенно меньше, чем для группы приборов, имеющих пониженную надежность К =17,1 при бг =0 51), В соответствии с положениями математической статистики эта разница является значимой при надежности с.=0,99.