Диагностические методы оценки надежности полупроводниковых изделий с использованием электростатических разрядов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат технических наук Адамян, Александр Гариивич

• Адамян, Александр Гариивич
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Адамян, Александр Гариивич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.2

ГЛАВА МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО ДИАГНОСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИЗДЕЛИЙ.7

1Л. Общие требования.7

1.2. Критерии прогнозирования потенциальной ненадежности

ИС по внезапным и параметрическим отказам.12

1.3. Использование воздействия электростатических разрядов и последующего отжига в диагностических методах.16

1.3.1. Катастрофические и параметрические отказы полупроводниковых изделий.16

1.3.2. Отжиг электростатических дефектов.21

1.3.3. Пример метода разделения партий ИС по стойкости к электростатическим разрядам.23

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1.26

ГЛАВА ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА

ТРАНЗИСТОРЫ КП728Е1.27

2.1. Конструктивно-технологические особенности транзисторов КП728Е1.27

2.2. Определение допустимого потенциала электростатических зарядов.31

2.3. Стойкость транзисторов к ЭСР различной полярности.32

2.3.1. Методика проведения работы.32

2.3.2. Испытания, проводимые при комнатной температуре .34

2.3.3. Испытания, проводимые при температуре Си °С36

2.4. Влияние термоциклирования на стойкость к воздействию

ЭСР.40

2.5. Работоспособность транзисторов и воздействие ЭСР.41

2.6. Влияние механических воздействий на стойкость к ЭСР.43

2.7. Влияние различных воздействий и ЭСР на поведение электрических параметров транзисторов.48

2.7.1. Ток утечки затвора.48

2.7.2. Остаточный ток стока.49

2.7.3. Напряжение «затвор-исток» пороговое.50

2.8. Способ сравнительной оценки надежности партий транзисторов.54

Выводы к главе 2.57

ГЛАВА МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ПАРТИЙ ТРАНЗИСТОРОВ ПО СТОЙКОСТИ К

ЭСР.58

3.1. Конструктивно-технологические особенности транзисторов типов КТ315 и КТ361.58

3.2. Стойкость транзисторов типов КТ315 и КТ361 к воздействию ЭСР.61

3.3. Разработка способа разделения партий транзисторов по стойкости к воздействию ЭСР.67

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3.73

ГЛАВА ВЫДЕЛЕНИЕ ИЗ ПАРТИЙ ИС ГРУППЫ СХЕМ ПОВЫШЕННОЙ

НАДЕЖНОСТИ.74

4.1. Конструктивно-технологические особенности ИС типа КР561ЛН2.74

4.2. Стойкость ИС типа КР561ЛН2 к воздействию ЭСР.80

4.3. Разработка метода выделения из партии ИС группы схем повышенной надежности.84

Выводы к главе 4.88

Заключение диссертации по теме «Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и нано- электроника на квантовых эффектах», Адамян, Александр Гариивич

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В диссертации получены следующие научно-технические результаты:

1. Исследования по влиянию электростатического воздействия на кремниевые полевые МОП-транзисторы типа КП728Е1 позволили: установить допустимый потенциал электростатического разряда на транзисторы и ввести полученную величину в технические условия; определить, что увеличение количества термоциклов приводит к катастрофическим отказам при меньших напряжениях ЭСР; показать, что механические воздействия (многократные удары с ускорением 150 g и одиночные удары с ускорением 1500 g) и испытания на надежность снижают конструктивно-технологические запасы транзисторов по стойкости к ЭСР; разработать способ сравнительной оценки надежности партий транзисторов.

2. На основе экспериментов на кремниевых биполярных транзисторах КТ315Р (п-р-п типа) и КТ 361Г (р-п-р типа) разработан способ разбраковки транзисторов по стойкости к воздействию ЭСР. На данный способ получен патент на изобретение.

3. На основе экспериментов на кремниевых логических ИС типа KP561JIH2 по влиянию значения критического напряжения питания на стойкость схем к ЭСР разработан способ выделения из партии схем повышенной надежности.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Адамян, Александр Гариивич, 2003 год

1. Горлов М. И., Ануфриев Л.П., Бордюжа О.Л. Обеспечение и повышение надежности полупроводниковых приборов и интегральных схем в процессе серийного производства / Под ред. проф. М.И. Горлова. Минск: «Интеграл». 1997-390 с.

2. Горлов М.И., Ануфриев Л.П., Строганов A.B. Отбраковочные технологические испытания как средство повышения надежности партий ИС // Инженерная микроэлектроника. 2001. № 5. С. 22-26.

3. Асауленко Ю. Б., Чуварыгин Б.В., Анализ возможностей отбраковочных испытаний комплектующих элементов РЭА // Надежность и контроль качества. 1989. №11. С. 26-32.

4. Горлов М.И., Воронцов И. В., Андреев A.B. Влияние электростатических разрядов на полупроводниковые приборы и последующий отжиг электростатических дефектов // Измерительная техника. 1998. №7. С. 45-46.

5. Горлов М.И., Литвиненко Д.А. Отжиг радиационных и электростатических дефектов полупроводниковых изделий // Микроэлектроника. 2002, № 5. С. 350-360.

6. Патент РФ 2146827 RU, CI, 7G 01R 31/26, H01L 21/26. Способ отбраковки интегральных схем / М.И. Горлов, A.B. Андреев (РФ); Воронеж, гос. техн. унив. (РФ); 98015603 / 09. Заяв. 19.03.98. Опубл. 20.03.2000. Бюл. № 8.

7. Прокопенко И.В., Осадчая Н.В. Методы структурной диагностики полупроводниковых пластин, используемых для БИС и СБИС // Сб. тез. докл. конф. «Физические основы надежности и деградации полупроводниковых приборов». Кишинев. 1991. 4.II. С. 91.

8. Соколов В. И., Лавренко С.П. Физические аспекты надежности интегральных схем // Сб. тез. докл. конф. «Физические аспекты надежности, методы и средства диагностирования интегральных схем». Воронеж. 1993. С. 42-44.

9. Беренштейн Г.В., Дьяченко A.M. Прогнозирование качества ИС на основе анализа внутренних напряжений // Сб. тез. докл. конф. «Физическиеосновы надежности и деградации полупроводниковых приборов». Кишинев. 1991. Ч.И. С.136.

10. Гаврилов В.Ю., Комоконова H.H., Покровский Ф.Н. Обнаружение скрытых дефектов в аналоговых интегральных схемах // Надежность и контроль качества. 1991. №3. С.38-31.

11. Грушко Н.С., Булярский C.B. Диагностика надежности кремниевых фотоприемников с /?-.и-переходом // Сб. тез. докл. конф. "Физические основы надежности и деградации полупроводниковых приборов". Кишинев. 1991. Ч. II. С. 127.

12. Горлов М.И., Адамян А.Г., Ануфриев Л.П. и др. Тренировка изделий электронной техники и электронных блоков // Инженерная микроэлектроника. 2001. № 10. С. 40-45.

13. РД 110682-89. Микросхемы интегральные. Методы неразрушающе-го контроля диагностических параметров.

14. Горлов М.И., Андреев A.B., Воронцов И.В. Воздействие электростатических разрядов на изделия электронной техники и радиоэлектронную аппаратуру. Воронеж: из-во ВГУ. 1997.-160 с.

15. Горлов М.И., Строганов A.B., Адамян А.Г. Воздействие электростатических разрядов на полупроводниковые приборы // Инженерная микроэлектроника. 2001. № 1. С. 34-38; № 2. С. 44-46.

16. Обеспечение качества микроэлектронных устройств: Обзор по материалам зарубежной печати // Радиоэлектроника. 1983. С. 11-34.

17. Unger В.A. Electrostatic failure in semiconductors // European Semiconductor Production Electrostatics. 1982. № 3. P. 22-28.

18. Pancholy R.K. Gate protection for CMOS/SOS // 15-th Annual Proc. Reliability Physics. 1997. P. 132-137.

19. Greason W.D., Castle G.S.P. The effects of electronic discharge on microelectronic devices a review // IEEE Trans. Ind. Appl. 1984. Vol. 20. № 2. P. 247-242.

20. Hatfield P.A. Electronic Packaging and production. 1984. № 2. P. 61-73.

21. Buvry E. Les decharges electrostatiques: une cause importante de degrades circuits integres // RGE. 1987. № 2. P. 14-18.

22. Avery L.R. Electrostatic discharge: mechanism, protection techniques and effects on integrated circuit reliability // RCA Rev. 1984. № 2. P. 291-302.

23. Горлов М.И., Корчевский B.B., Тряпша Д.В. Воздействие электростатических разрядов на КМОП микросхемы серии К561 // Тез. докл. седьмой науч.-отр. конф. "Состояние и пути повышения надежности видеомагнитофонов". Воронеж. 1993. С. 33-34.

24. Горлов М.И., Воронцов И.В. Отжиг электростатических дефектов в полупроводниковых приборах // Матер, докл. науч. техн. сем. «Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах». М. 1997. С. 320 -323.

25. Горлов М.И., Воронцов И. В., Литвиненко Д.А. Испытания ИС, содержащие воздействие электростатических разрядов // Твердотельная электроника и микроэлектроника: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж. 1997. С. 35 42.

26. Горлов М.И., Королев С. Ю. Физические основы надежности интегральных микросхем Воронеж: ВГУ. 1995. — 200 с.

27. Горлов М.И., Андреев А.В. Метод разбраковки интегральных схем по стойкости к электростатическим разрядам // Матер, докл. науч.-техн. сем. «Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах». М. 1999. С. 346-349

28. Горлов М.И., Емельянов В.А., Адамян А.Г. Диагностические методы контроля качества и прогнозирующей оценки надежности полупроводниковых изделий. Мн.: Белорусская наука. 2003. - 96 с.

29. Горлов. М.И., Каехтин A.A., Адамян А.Г. Оценка надежности ИЭТ с использованием дестабилизирующих факторов // Петербургский журнал электроники. 2001. № 1. С. 33 -39.

30. Технические условия АДБК.432140.520 на транзисторы типа КП728Е1.

31. ОСТ 11 073. 062-84. Микросхемы интегральные и приборы полупроводниковые. Требования и методы защиты от статического электричества в условиях производства и применения.

32. ОСТ 11 073.013-83. Микросхемы интегральные. Методы испытаний. М. 1983.4 7, С. 19а-19з.

33. Горлов М.И., Ануфриев Л.П., Адамян А.Г. Влияние электростатического воздействия на транзисторы типа КП728Е1 // Труды науч.-техн. конф. "Современные аэрокосмические технологии". — Воронеж, 2000. с.53-55.

34. Горлов М.И., Ануфриев Л.П., Адамян А.Г. Влияние электростатического воздействия на транзисторы типа КП728Е1 // Сб. науч. трудов "Твердотельная электроника и микроэлектроника". ВГТУ. 2001. С. 185-191.

35. Горлов М.И., Адамян А. Г., Жарких А.И. Оценка надежности полупроводниковых изделий с использованием электростатических разрядов // Петербургский журнал электроники. 2002. № 3. С. 59-63.

36. Полупроводниковые приборы: Транзисторы. Справочник/ В. J1. Аронов, A.B. Баюков, A.A. Зайцев и др. под общ. ред. H.H. Горюнова М.: Энергоатомиздат. 1986. - 904 с.

37. Горлов М.И., Андреев A.B. Метод разбраковки интегральных схем по стойкости к электростатическим разрядам // Матер, докл. науч. — техн. сем. «Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах». М. 1999. С. 346-349.

38. Патент РФ 2146827 RU, Cl, 7G 01R 31/26, H01L 21/26. Способ отбраковки интегральных схем / Горлов М.И., Андреев A.B. (РФ); Воронеж. Гос. техн. унив. (РФ); 98015603 / 09. Заяв. 19.03.98. Опубл. 20.03.2000. Бюл. №8.

39. Патент РФ № 2204143. Способ разбраковки биполярных транзисторов // М.И. Горлов, А.Г. Адамян, Л.П. Ануфриев. Приоритет от 3.05.2001. Опубл. 10.05.2003. Бюл. 13.

40. Горлов М., Емельянов В., Адамян А. Диагностические методы оценки надежности полупроводниковых изделий с использованием электростатического разряда//Инженерная микроэлектроника. 2002. № 10. С. 30-33.

41. Горлов М.И., Адамян А.Г. Возможность разбраковки транзисторов по стойкости к электростатическим разрядам // Сб. статей "Твердотельная электроника и микроэлектроника". Воронеж. ВГТУ. 2001. С. 139-141.

42. Технические условия на ИС типа КР561ЛН2. бКО.348.457-12 ТУ.

43. Горлов М. И., Бордюжа О.Л. Разделение биполярных ИС по уровням потенциальной надежности // Известия вузов. Электроника. 1999 №1-2. С. 71-78.

44. Выделение из партии ИС повышенной надежности / М.И. Горлов, A.B. Андреев, А.Г. Адамян, A.A. Каехтин // Сб. науч. труд. "Твердотельная электроника и микроэлектроника". Воронеж. ВГТУ. 2001. С. 139 —141.

45. Горлов М.И., Адамян А.Г., Каехтин A.A., Строганов A.B. Диагностические методы контроля качества и прогнозирующей оценки надежности полупроводниковых изделий // Инженерная микроэлектроника. М. 2002. № 1. С. 48-51.

46. Горлов М.И., Адамян А.Г. Возможность разбраковки транзисторов по стойкости к электростатическим разрядам // Матер, докл. науч.-техн. сем. «Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах». М. 2001. С. 222-226.

47. Патент РФ № 2204142. Способ выборочного контроля надежности транзисторов в партии // М.И. Горлов, А.Г. Адамян, Д.А. Литвиненко. Приоритет от 26.03.2001. Опубл. 10.05.2003. Бюл. 13.

48. Горлов М.И., Адамян А.Г. Сравнительная оценка по надежности полевых транзисторов // Тез. докл. VI Всерос. науч. студ. конф. студ. и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления». Таганрог. Окт. 2002. С. 292.