Способ обнаружения влаги в корпусах интегральных схем

(57) Сущностькорпусах интегравают обьектвыше 00 С, измерий параметр вводную падения- п-переходе, 1 зл. трельного на Циклон ин Ц,Н, НЙЯ влАГИ в СХКМ СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУ ДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(Я) СООСОБ ОБНпюа интип йю 48-4 лиал Ц о инстит Воевод мужАЛЬНЫХ способа: дпя обнаружения влаги вльных схем охлаждают или нагреконтроля до температуры ниже -20,яют информативный электрическачестве которого выбирают произнапряжения на прямосмещенном рф-щ 2 ипбой из указанных зависимостей, Цель достигается также тем, что охлаждение и нагревание ИС осуществляют направленно и интенсивно путем использования полупроводниковой термоэлектрической батареи (ТЭБ) на элементах Пел ьтье, примыкающей к корпусу объекта контроля в области контакта кристалл - подложка. Указанные технические решения соответствуют критериям "новизна" и "существенные отличия",50 55 Изобретение относится к электроннойтехнике и может быть использовано для обнаружения влаги в герметизированных (ме 1 аллокерамических) корпусах ИС.Обнаружение влаги в корпусах ИС средствами неразрушающего контроля служит длякоррекции технологического процесса и выявления ИГ, обладающих коррозионнойстойкостью,Извесгные способы обнаружения влаги 10в корпусах ИС осуществляются средствамифизико-технического анализа, напримермасс-спектрометрией, Однако они требуютнару цения целостности корпуса ИС и использования дорогостоящего оборудова- "5ния. Возможно использованиенеразрушающих электрофиэических методов, основанных на измерении информативных электрических параметров ИС.Известен способ измерения содержания влаги в герметиэированных корпусахИС, основанный на измерении завиодмостивеличинц межэлектродной емкости от температуры корпуса ИС в процессе его охлаж.дения внешним источником холода до 25температуры -2030 С, Однако способ имеет малое быстродействие вследствие необходимости медленного охлаждения ИС.Этот и другие известные способы недостаточно достоверны вследствие малой информативности измеряемых электрическихпараметров,Целью изобретения является повыше.ние достоверности и быстродействия неразрушающего контроля ИС,осуществляемого для обнаружения повышенного содержания влаги в корпусах ИС.Цель достигается тем, что по способу, включающему охлаждение ИС до температуры полупроводниковой структуры ниже 40 -20 С, измеряют новый информативный па-. раметр - зависимость производной напряжения на прямосмещенном р - и-переходе в одной иэ внутренних цепей ИС от величйны этого напряжения Опр в процессе ох- "5 .лаждения. а также в процессе нагревания, ИС до температуры структурь, превышающей 0 С. Влагу.в корпусе ИС обнаруживают по наличию локальных экстремумов на люНа фиг,1 изображены зависимости производной Опрям от Опр; в координатах Опрям (Опрам), измеренные при охлаждениии при нагреванииИС. Экстремумы на зависимостях свидетельствуют о повышенном содержании влаги в корпусе ИС.Способ реализуют с помощью устройства, показанного на фиг,2 и включающего источник 1 питания, выход которого соединен через выводы ИС с одним из р - и-переходов внутренних цепей объекта 2 контроля и входом аналогового дифференциатора 3, источник 4 питания полупроводниковой ТЭБ, примыкающей к корпусу ИС, двухкоординатный самописец 5, входы которого соединены с выходами источника 1 питания и дифференциатора 3,От источника 1 питания подают постоянный прямой ток через выводы ИС на одну иэ ее внутренних цепей, содержащую хотя бц один р - п-переход, Соответствующее прямое напряжение н". выводах ИС халяв- ся термочувствительным параметром, имеющим ТКН при среднем уровне прямого тока -23 мВ/С. Подают постоянный ток на полупроводниковую ТЭБ, имеющий направление при котором плоско.-ть ТЭБ примыкающая к ИС, является источником холода. Интенсивное охлаждение корпуса в области контакта кристалл - подложка ИС вызывает перепад температур в нижней части корпуса ИС, к которой примыкает кристалл с внутренней стороны, и верхней части корпуса. При охлаждении нижней части корпуса и кристалла до точки росц на ее внутренней стороне и поверхности структуры происходит преимущественное осаждение влаги иэ внутрикорпусного объема. Осаждаемая влага выделяет тепло, стабилизирующее температуру поверхности структуры около точки росы Тр.Термочувствительный параметр (ТЧП) Орд характеризует температуру Т приповерхностного слоя структуры. Модуль его производнойОпрУменьшается в области точки росы (Т = Тр) и увеличивается при ТТр, когда процесс осаждения влаги в основном завершен. На двухкоординатном самописце 5 регистрируют зависимость -Ооряц от Одрях(криваяна фиг,1), которой соответствует зависимость производной температуры Т приповерхностного слоя структурц от Т в координатах Т (-Т). Далее изменяют направление тока, подаваемого от источника 4 на ТЭБ. В результате поверхность ТЭБ, примыкающая к корпусу ИС, становится тепловыделяющей, Зависимость -Опрем (Опрм) переходит на кривую . соответствующую нагревательной части цикла (фиг.1). Увеличение температуры приповерхностно 1839241го слоя структуры ИС до 0 С вызывает таяние пленки льда, образовавшейся на ее поверхности при охлаждении, вследствие конденсации влаги из внутрикорпусного объема ИС на предыдущей части цикла, Таяние пленки льда сопровождается поглощением тепла, стабилизирующим температуру поверхности структуры около 0 С. Модуль производнойОпрямуменьшается в области Т = 0 С и увеличивается при Т 0 С, когда процесс таяния пленки льда завершен. На самописце 5 регистрируют зависимобть -Опрям (Опрям) (кривая 33 на фиг,1),Если во время измерения зависимости -Опрям (Опрям) не происходят фазовые переходы воды, имеющейся во внутрикорпусном объеме ИС в количестве, достаточном для изменения производной по времени температуры приповерхностного слоя структуры, то зависимость -Опрям (Опрям) имеет плавный, "гистерезисный" вид и на ней отсутствуют локальные экстремумы. Влагу в корпусе ИС обнаруживают по каличию локальных экстремумов на зависимо- стях -Опрям 3 Опрям), соответствующих первой или второй части цикла, Содержание влаги оценивают по величине экстремумов и значению температуры точки росы (фиг,1).Формула изобретения 1, СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ВЛАГИ В КОРПУСАХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, в соответствии с которым охлаждают объект контроля до температуры его полупроводниковой структуры ниже - 20 С, измеряют информативный электрический параметр, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и быстродействия контроля, подают постоянный прямой ток ;через внешние выводы объекта контроля на одну из его внутренних цепей. содержащую хотя бы один р - п-переход, измеряют падение напряжения на прямосмещенном р - и-переходе Опрям, получают производную Опрям по времени Опрям в зависимо-, сти от .Опрям в процессе охлажденияобъекта контроля, которую принимают за ;информативный параметр, затем нарева ют объект контроля до температуры его полупроводниковой структуры выше 0 С и ,измеряют производную Опрям в зависимости от Опрям в процессе нагревания, которую также принимают за информативный 40 параметр, а наличие влаги в корпусе объекта контроля определяют по наличию локальных экстремумов на любой из регистрируемых зависимостей.2, Способ по п,1, отличающийся тем, 45,что охлаждение и нагревание обьекта контроля производят полупроводниковой термоэлектрической батареей, примыкающей ,к корпусу объекта контроля в области контакта кристалл - подложка,5 10 15 20 Способ характеризуется использованием нового информативного параметра - зависимости производной по времени ТЧП О поям (Опрям), измеряемой в процессе охлаждения и нагревания ИС, осуществляемых в едином цикле. Это позволяет использовать направление и более интенсивное изменение температуры корпуса ИС, при котором возрастаю: уровень измеряемого сигнала(производной ТЧП), а также перепад температур, способствующий осаждению влаги на поверхности структуры ИС. Использование полупроводниковой ТЭБ а качестве источника холода, телла позволяет реализовать в едином цикле интенсивное и направленное охлаждение. нагревание объекта контроля. Указанная совокупность отличительных признаков служит достижению цели - повышению достоверности и быстродействия способа.(56) Коваленко А.А., Теверовский А.АЕпифанов Т,И. Влага в корпусах полупроводниковых приборов и микросхем, - Обзор по ЭТ. Сер.2, Полупроводниковые приборы, 1982, вып,2 858).1 ппе аеазоел;еп 1 о 1 гло 3 зтиге 1 п зеаеб 1 С расйацез. М.ВаИег - РЬ 1 рз Те 1 есоавв п 3 сат 1 оп Вел 3 еа, чо 3,37, М 1.,еагсй 1979, р.11-19.