Тестовая ячейка для контроля качества мдп-бис

Номер патента: 1022082

Авторы: Арутюнов, Домнин, Дурнин, Еремин, Фетисова

ZIP архив

Текст

СОЮЗ СОВЕТСНИХй 64 ММ 6 МЕПЕИРЕСПУБЛИК О 01 В 31 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ЗОБРЕТЕНИЯ ОПИСА У(56) 1, Интегральные схемы на МДП- приборах. Под ред. А.Н,КармазинскоМ., Мир, 1975, с.506-509.2. Авторское свидетельство СССР Р 542151, кл. 6 01 й 31/26, 1974 (прототип),(54)(57)ТЕСТОВАЯ ЯЧЕЙКА ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МДП-БИС, содержащая расположенные по.периферии крис таллагруппы транзисторов, объедиго,овкжеануЮ дата скому сей 801022082 А ненных в два симметричных плеча,о т л и ч а ю щ а я с я тем,что,с целью повышения чувствительности,каждое плечо содержит три полевыхтранзистора, причем истоки первыхтранзисторов обоих плеч электрически соединены с одним выводом ячейкизатворы этих транзисторов соединены со входами ячейки, а стокисоединены с истоками вторых транзисторов того же плеча и затворамивторых транзисторов. противоположного плеча, стоки вторых транзисторсоединены с выходами ячейки, а тас истоками и затворами третьих трзисторов того же плеча, а стокитретьих транзисторов соединены с дргим выводом ячейки, 1022082Изобретение относится к производству полупроводниковых приборов, вчастности МДП-БИС, и может бытьиспользовано для контроля качествав процессе изготовления и определения эксплуатационной надежности го 5товых микросхем.Известны устройства для контролякачества МДП-БИС, состоящие иэ дискретного инвертора, нагрузочногорезистора и МДП-конденсатора (.13Недостаток устройств заключается в том, что они не могут использоваться для проверки качестваопераций сборки. Позволяя оценитьнадежность отдельного прибора, устройства не обеспечивают достоверныйконтроль технологии. Кроме того, онине могут быть использованы для определения эксплуатационной надежностиготовых микросхем. 20.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому эффекту являетсятестовая ячейкадля контроля качества МДП-БИС, содержащая расположенные по перифериикристалла группы транзисторов,объединенных в два симметричных плеча.После балансирования плеч по величине рассогласования параметров симметричных элементов производится кор-З 0реляционная оценка качества изготовления ИС (интегральных схем), определяющая их устойчивость к деградационным отказам 1,2 ).Однако известное устройство недостаточно чувствительно к дефек- З 5там поверхности кристалла.Цель изобретения - повышение чувствительности,Поставленная цель достигается,темчто в тестовой ячейке для контроля 40качества МДП-БИС, содержащей расположенные по периферии кристаллагруппы транзисторов, объединенныхв два симметричных плеча, каждое плечо содержит три полевых транзистора, 45причем истоки первых транзисторов.обоих плеч электрически соединеныс одним выводом ячейки, затворы этихтранзисторов соединены со входамиячейки, а стоки соединены с истоками вторых транзисторов того же плеча и затворами вторых транзисторовпротивоположного плеча, стоки вторыхтранзисторов соединены с выходамиячейки, а также с истоками и затворами третьих транзисторов того жеплеча, а стоки третьих транзисторовсоединены с другим выводом ячейки,На Фиг.1 показана принципиальная схема тестовой ячейки; на фиг,2 и 3 топологические варианты расположения двух плеч ячейки на кристалле,соединяемых по принципиальной схемес помощью внешней коммутации,Тестовая ячейка (Фиг.1) содержит два симметричных плеча, образо 65 ванных транзисторами 1,2,3 и 4,5,Ь. Затворы первых транзисторов 1,4 являются входами тестовой ячейки. Истоки транзисторов 1,4 соединены с одним выводом ячейки, а их стокисоединены с истоками вторых транзисторов 2, 5, образующих активные токостабилизирующие нагрузйи, и затворами транзисторов 5,2 противоположных плеч. Стоки транзисторов 2,5 соединены с истоками и затворами третьих транзисторов 3,6 и выходами тестовой ячейки. Транзисторы 3,6, стоки которых соединены с другим выводом ячейки, образуют пассивные токостабилизирующие нагрузки.Все транзисторы тестовой ячейки могут быть выполнены с полосковой геометрией (фиг.2 и 3), а элементы одноименных транзисторов п 17 отивоположных плеч развернуты под углом друг к другу, не равным 180 . Попарный разворот транзисторов 1 и 4,2 и 5,3 и б обоих плеч повышает чувствительность тестовой ячейки к асимметрии элементов МДП-БИС, возникающей вследствие рассовмещения фбтошаблонов, растравливания, плохого качества контактов и т.д. При наличии дефектов в МДП-БИС в стоковых или нстоковых областях транзисторов 1,4 возникает асимметрия вольт-амперных характеристик этих транзисторов. Вследствие этого на затворах транзисторов 1,4 при сбалансированных плечах тестовой ячейки (транзисторы 1,2,3, вход 7 и транзисторы 4,5,6, вход 8) возникают разностные или дифференциальные сигналы, которые затем усиливаются на. Стоках транзисторов 1,4. Поскольку затворы транзисторов 2,5 подключены соответственно к стокам транзисторов 4,1 в противоположных плечах тестовой ячейки, то на них образуются сигналы, противоположные по знаку сигналам на их истоках (или стоках транзисторов 1,4). Таким образом, транзисторы 2,5 работают по схеме с общим затвором, так как их входное сопротивление со стороны затвора значительно превосходит выходное сопротивление транзисторов 1,4. Разностный сигуйл усиливается на стоках транзисторов 2,5, к которым подключены пассивные токостабилизирующие нагрузки, образованные транзисторами 3,6. Транзисторы 2,5 при балансе плеч тестовой ячейки также образуют токосФабилизирующие динамические нагрузочные элементы, которые дополнительно усили вают сигнал рассогласования вследствие подключения их затворов ( истокам в противоположных плечах тестовой ячейки, Поскольку транзисторы 1,2,3 (или 4,5,6) находятся в непосредственной близости друг от15 друга, то наличие дефектов в одномиэ них или в группе транзисторов 1,2,3 (или 4,5,6) приводит к асимметрии электрических характеристик.Тестовая ячейка работает следующим образом.На выводы тестовой ячейки (истоки транзисторов 1,4 и стоки транзисторов 3,6) подключаются питающие напряжения, соответствующие установленньм испытательным режимам.Стоки транзисторов 2,5 (выход 9, выход 10) подключаются к входам измерительного операционного усилителяв цепи обратной связи, выход которого соединен с одним из затворовтранзисторов 1,4 (вход 7, вход 8).При этом плечи тестовой ячейки сказываются .сбалансированными, т.е. напряжение между выходом 9 и выходом 10не превышает напряжение смещения 20измерительного операционного усилителя, а на его выходе измеряетсянапряжение, строго пропорциональноенапряжению смещения между затворами(вход 7, вход 8) транзисторов 1,4 25тестовой ячейки. Кристаллы БИС стестовыми ячейками, которые не балансируются или напряжение смещениямежду входами которых превышает допустимую величину (для МДП-транзис- З 0торных структур не более 20 мВ), бракуются,Затеи на тестовые ячейки, прошедшиепервый отбраковочный контрольный тест,подаются ступенчато изменяющиеся при- З 5ращения питающих напряжений, соответствующие относительнич приращениямтока, и измеряются относительные приращения напряжения смещения междузатворами транзисторов 1,4 (вход 7,. 1 вход 8) или относительные приращения 40(токов в плечах тестовой ячейки (выход 9, выход 10),Отношения измеряемых относитель-.ных приращений напряжения смещенияили токов стока в плечах тестовой 45ячейки к задаваемым воздействующимотносительным приращениям тока илинапряжения характеризуют коэффици 1ент влияния структуры, отражающий степень вклада элементов и компонентов ненадежности на величину ее реакций (т.е. величину приращения смещения или токов стока).По идентичности реакций плеч тестовой ячейкй во всем диапазоне воздействующих факторов оценивается качество изготовления кристаллов БИС (дефектность переходов, окисла, неоднородность легирования по площади кристалла и т.д.) .Тестовая ячейка имеет высокую помехоустойчивость при воздействии внешних факторов окружающей среды: освещенности, температуры, давления, влияния электромагнитных полей и т.д. Поскольку ваздействие указанных факторов сводится к воздействию синфазных помех, то возникновение одинако вых по фазе и амплитуде сигналов на затворах транзисторов 1 и 4 приведет к возникновению разных по фазе и амплитуде сигналов на затворах и истоках транзисторов 2 и 5. Это, соот" ветственно, приведет к задиранию плеч (транзисторы 1,2,3 и 4,5,6) тестовой ячейки и подавлению сигналов помех, обусловленных факторами окружающей среды, что способствует повышению воспроизводимости контрольных операций и достоверности контроля.,Описанная тестовая ячейка позволяет произвести как интегральную оценку качества изготбвления МДП-БИС, так и дифференцированную по отдельным компонентам ненадежности (поверхность, объем микроструктуры переходов). Это дает возможность оцениватв качество проведения отдельных технологических операций и оперативно корректировать параметры технологического процесса, что создает значительную экономию материалов и рабочего времени, а также повышает процент выхода годных БИС в 1,2-1,5 раза по сравнению с процентом выхода при отсутствии указанной коррекции.Тираж 71 осударствен лам иэобрет Москва, Ж-З Подпиного комитета СССРний и открытийРаушская наб., д. 4/5

Смотреть

Заявка

2886186, 22.02.1980

ОПЫТНО-КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО СПЕЦИАЛЬНОГО ФИЗИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ ПРИ ВОРОНЕЖСКОМ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОМ ИНСТИТУТЕ, ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ Р-6644

ДОМНИН ЛЕВ ПЕТРОВИЧ, ДУРНИН ИВАН ДМИТРИЕВИЧ, ЕРЕМИН СТАНИСЛАВ АЛЕКСЕЕВИЧ, АРУТЮНОВ ПЕТР АШОТОВИЧ, ФЕТИСОВА СВЕТЛАНА ВАСИЛЬЕВНА

МПК / Метки

МПК: G01R 31/28, H01L 21/66

Метки: качества, мдп-бис, тестовая, ячейка

Опубликовано: 07.06.1983

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-1022082-testovaya-yachejjka-dlya-kontrolya-kachestva-mdp-bis.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Тестовая ячейка для контроля качества мдп-бис</a>

Похожие патенты