Способ испытания стабильности интегральных схем

(9) 01 Я МИТЕТОТКРЫТИЯ ГОСУДАРСТВЕ ННЫ ИПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТ К,28, 1985,(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ СТАБИЛЬ СТИ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ(57) Изобретение относится к микрозл ронике и. может быть использовано проведения промежуточного контроля коренных испытаний и отбраковки ин рал ьн ых схем (И С) вместо дл ител ь Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано для проведения ускоренных испытаний и отбраковки интегральных схем (ИС) вместо злектротермотренировки, управления технологическими процессами изготовления интегральных схем по биполярной технологии с изоляцией р-и - переходом.Цель изобретения - повышение чувствительности способа испытания к возможным механизмам нестабильности зарядовых состояний в технологии изготовления ИС.Сущность способа заключается в том, что осуществляют формирование на пластине биполярных ИС с изоляцией р-и-переходом по крайней мере одной тестовой структуры, представляющей собой паразитзлектротермотренировки, Цель изобретения - повышение чувствительности способа контроля к возможным механизмам нестабильности зарядовых сос 1 ояний технологии изготовления ИС. Способ включает предварительный замер пробивного напряжения, выдержку прибора при заданной темпера- туре50 С в течение фиксированного времени в режиме стабилизации тока, повторный замер пробивного напряжения после выдержки, Оценка стабильности ИС проводится по разнице напряжений, Измерение и выдержку проводят в режиме вклочения тестовой структуры, при котором на сток и затвор подается положительный потенциал, на исток - отрицательный, уровень стабильного тока устанавливается больше начального тока.при температуре выдержки, но меньше начала теплового пробоя, МС: ный р-МОП-транзистор, у которого изоляция является истоком, другая иэ возможных областей р-типа - стоком, металлический контакт к стоку, покрывающий максимально возможную комбинацию диэлектрических слоев - затвором. Далее проводят предварительный замер пробивного напряжения и выдержку прибора при заданной температуре50 С в течение фиксированного времени в режиме стабилизации тока. Затем осуществляют повторный замер пробивного напряжения после выдержки. Оценку стабильности ИС проводят по разнице напряжений, причем измерение пробивного напряжения и выдержку проводят в режиме Включения тестовой структуры, при котором на сток и затвор подается положительныйпотенциал, на исток - отрицательный, уровень стабильного тока устанавливается больше канального тока при температуре выдержки, но меньше начала теплового пробоя, измерение пробивного напряжения производят в начале и в конце процесса выдержки,На фиг,1 приведено сечение интегрального МДП-транзистора в диодном включении: эпитаксиальный слой 1 (подложка), разделительная изоляция 2 (исток), область р-типа 3, сформированная при базовой диффузии (сток), диэлектрические слои 4, металлизация 5 (затвор), пассивирующие слои б, контакты 7 металлизации к полупроводнику, контактные площадки 8 для внешнего контактирования, исходная подложка 9,Совмещенное изготовление структуры и ИС позволяет обеспечить идентичные границы раздела полупроводник - диэлектрик, диэлектрик - металлизация. диэлектрик-диэлектрик, а также получить максимально приближенную к реальной структуре ИС комбинацию маскирующих, геттерируащих и пассивирующих диэлектрических слоев. На фиг,2 приведена схема исг, лтаний, позволяющая реализовать в структуре продольную и поперечную напряженность электрического поля, что в совокупности с повышенной температурой активирует возможные механизмы нестабильности во всех составляющих интегральной структуры и позволяет интегрально оценить качество проведения основных технологических операций изготовления ИС, где ЧТ-МДП - транзистор в диодном включении (с - сток, и - исток, з - затаор); 6 - генератор тока; То - тепловое излучение; с - направление протекания стабильноготока.На фиг,З представлены типичные зависимости пробивного напряжения сток-истоковых областей в первоначальный момент (а) и в конце выдержки (б),Режим задания стабильного тока с устанавливается больше ко, где ко - канальный ток при температуре выдержки между стоком и истоком (фиг,З), В случае, если задаваемый стабильный ток будет менее Ьо, МДП-структура будет выдерживаться при низкой напряженности поля, связанной с приложением к сток-истоковым электродам напряжения менее О (фиг,З), что затруднит активацию зарядовых состояний,Учитывая, что в процессе выдержки канальный ток может возрастать, уровень стабильного задаваемого тока устанавливают больше канального тока при температуре выдержки, но меньше тока начала тепло 5 10 15 20 9 25 ЗО 35 40 45 50 вого пробоя, что позволяет выдерживать структуру в диапазоне напряжений (Оо-Оо) без повреждения структуры.Основным фактором, определяющий выбор температуры выдержки, является требование достижения максимальной производительности способа испытаний, т,е, минимизации времени активации подвижного заряда, что обеспечивается повышением температуры. Область возможных температур заключена в диапазоне от максимальной лабо 1 ей температуры, при которой используется готовый прибор, до наступления явления вторичного пробоя в структуре(фиг.1). Обычно это диапазон от 50 до 250 С.П р и м е р. Проводится оценка зарядовой стабильности диэлектрического покрытия на рабочих кристаллах микросхем серии 140, Тестовая структура (фиг,1) (расстояние между сток-истоком 17,5 мкм, ширина затвора 10 мкм, внутренний периметр изоляции (исток) 230 мкм, периметр базовой области (сток) 110 мкм, поверхностное сопротивление изоляции и базовой области соответственно 10 и 200 Ом/кВ), имеющаяся на каждом кристалле, сформирована в эпитаксиальной слое толщиной 14+2 мкм с концентрацией доноров Мд=-10 см; Тол 15 -3, щина диэлектрического покрытия готовой структуры б м 0,8 мкм и включает разделительный. базовый, эмиттерный окислы кремния и Язй,Исследуемая пластина помещается на нагревательный столик с температурой поверхности Т=150 С, Тестовая структура подключается согласно фиг.2, устанавливается с=100 мкА, производится измерение исходного пробивного напряжения О, и выдерживается структура в течение 1 мин, после чего производят повторный замер пробивного напряжения. По сравнении результатов предварительного и повторного замеров устанавливается величина снижения пробивного напряжения ЬО при выдержке.Для указанных выше параметров тестовой структуры и различных пробивных напряжений (исходных), по величине ЬО определяется плотность подвижного заряда СЬ,Если величина Оп не превышает некоторой критической величины Ори (которая для данного типа изделий равна 6 10 см ), то структура считается годной по зарядовой стабильности,Количество контролируемых точек определяется разбросом величины Огп по пластине, в рассмотренном случае их семь.ф ор мул а и зоб рете н ия Способ испытания стабильности интег. ральных схем, заключающийся в том, что на пластине биполярных интегральных схем с изоляцией р-и-переходами формируют по крайней мере одну тестовую структуру в виде паразитного р-МОП-транзистора, в котором изолирующий р-и-переход является истоком, вторая область р-типа служит стоком, металлический контакта к стоку, выполненный покрывающим максимально возможную комбинацию диэлектрических слоев, является затвором, осуществляют первое измерение пробивного напряжения тестовой структуры, задают стабильный ток через тестовую структуру и выдерживают пластину при заданной температуре в течение фиксированного времени, осуществляют второе измерение пробивного напряжения тестовой структуры, определяют разность пробивных напряжений, измеренных при первом и втором замерах, по полученному 5 значению разности судят о стабильности испытуемых интегральных схем, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности способа к возможным механизмам нестабильности зарядных состояний в .10 технологии изготовления интегральныхсхем, первое и второе измерения пробивного напряжения и выдержку тестовой структуры при заданной температуре производят " приъодаче на сток и затвор тестовой струк туры положительного потенциала, а на исток - отрицательного, уровень задания стабильного тока устанавливают большим канального тока при заданной температуре, но меньше тока начала теплового пробоя.1647478 убкова Корректор А,Осауленко едакто аказ 1648 Тираж 443 Подписное8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 оставительехред М.М Степанк нтал