CS243094B1

CS243094B1 - Non-destructive failure indicator in semiconductor devices with PN or metal-semiconductor transition

Info

Publication number: CS243094B1
Application number: CS839569A
Authority: CS
Inventors: Josef Sikula; Pavel Vasina; Bohumil Koktavy; Albina Cermakova
Original assignee: Josef Sikula; Pavel Vasina; Bohumil Koktavy; Albina Cermakova
Priority date: 1983-12-19
Filing date: 1983-12-19
Publication date: 1986-05-15
Also published as: CS956983A1

Abstract

Zapojení řeší problém třídění polovodičových součástek s přechodem PN nebo přechodem kov-polovodič z hlediska elektricky aktivních poruch v přechodu. Uvedený přístroj umožňuje roztřídění součástek podle závěrného napětí přechodu a podle kvality přechodu. Podstata zapojení spočívá v tom, že se měřená součástka připojí ve zpětném směru na zdroj stejnosměrného proudu a snímá se jednak šumové napětí na zatěžovacím odporu zapojeném do série s měřenou polovodičovou součástkou, jednak stejnosměrné napětí na součástce. Šumové napětí se zesílí nízkošumovým zesilovačem a obě napětí, stejnosměrné i šumové, se porovnávají se zvolenými hodnotami napětí Us0 a UN0. Vyřazují se součástky, jejichž stejnosměrné napětí je menší než Uso a efektivní hodnota šumového napětí větší než UN0. Zapojení může být využito zejména při výstupní kontrole a mezioperační kontrole při výrobě polovodičových součástek.The circuit solves the problem of sorting semiconductor components with a PN junction or a metal-semiconductor junction in terms of electrically active faults in the junction. The device enables the sorting of components according to the junction cut-off voltage and the quality of the junction. The essence of the circuit is that the measured component is connected in the reverse direction to a DC source and both the noise voltage on the load resistor connected in series with the measured semiconductor component and the DC voltage on the component are measured. The noise voltage is amplified by a low-noise amplifier and both the DC and noise voltages are compared with the selected voltage values Us0 and UN0. Components whose DC voltage is less than Uso and the effective value of the noise voltage is greater than UN0 are discarded. The circuit can be used especially in output control and inter-operation control in the production of semiconductor components.

Description

Vynález se týká zapojení nedestruktivního indikátoru poruch v polovodičových součástkách s přechodem PN nebo přechodem kov-polovodič.The invention relates to the connection of a non-destructive failure indicator in a PN junction or metal-semiconductor junction.

Poruchy v polovodičových součástkách se v současné době zjišťují řadou metod. Do první skupiny náleží nedestruktivní metody, založené na sledování voltampérové charakteristiky, závislosti kapacity přechodu PN na napětí a frekvenci a v případě luminiscenčních polovodičových součástek též optických charakteristik. Tyto metody nejsou obecně dostatečně citlivé pro indikaci poruch. Další skupinu tvoří analytické metody, které jsou všeobecně destruktivní a nejsou vhodné pro výstupní kontrolu uvedených součástek.Disturbances in semiconductor devices are currently detected by a number of methods. The first group includes non-destructive methods based on monitoring of volt-ampere characteristics, dependence of PN junction capacitance on voltage and frequency and, in the case of luminescent semiconductor devices, also optical characteristics. These methods are generally not sensitive enough to indicate failures. Another group consists of analytical methods, which are generally destructive and are not suitable for the final inspection of the components.

Podstatu vynálezu tvoří nedestruktivní indikátor poruch v polovodičových součástkách s přechodem PN nebo přechodem kov-polovodič, který se sestává ze zdroje stejnosměrného proudu, zesilovače šumového signálu, měřiče stejnosměrného napětí, dvou komparátorů, logického členu a indikačního zařízení. Vstup zesilovače šumového signálu je připojen na měřenou součástku a výstup je veden na první komparátor. Měřič stejnosměrného napětí je vstupem připojen na měřenou součástku, výstupem na druhý komparátor. Vstupy logického· členu jsou připojeny k výstupu komparátorů. Výstup logického členu je připojen na vstup indikačního zařízení.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a non-destructive fault indicator in a PN junction or metal-semiconductor component consisting of a DC power supply, a noise amplifier, a DC voltage meter, two comparators, a logic element, and an indicating device. The noise amplifier input is connected to the measured component and the output is routed to the first comparator. The DC voltage meter is connected by input to the measured component and by output to the second comparator. The logic member inputs are connected to the comparator output. The logic output is connected to the input of the indicating device.

Podstatnou výhodou navrženého zařízení je možnost získat v krátkém časovém intervalu (řádově lOsj informaci o zdrojích poruch v měřené součástce nedestruktivním způsobem, takže zařízení lze využívat v průběžné a při výstupní kontrole v procesu výroby uvedených součástek.An essential advantage of the proposed device is the possibility to obtain in a short time interval (of the order of 10sj information about the sources of faults in the measured component in a non-destructive manner, so that the device can be used in continuous and output control in the manufacturing process of said components.

Nedestruktivní indikátor poruch v polovodičových součástkách s přechodem PN nebo přechodem kov-polovodič sestává ze zdroje proudu, zesilovače šumového signálu, měřiče stejnosměrného napětí, dvou komparátorů, logického členu a indikačního zařízení.A nondestructive fault indicator in PN or metal-semiconductor semiconductor devices consists of a current source, a noise amplifier, a DC voltage meter, two comparators, a logic element, and an indicating device.

Schéma indikátoru poruch v polovodičových součástkách je na obr., kde 1 značí zdroj stejnosměrného proudu, 2 — měřič stejnosměrného napětí, 3 — druhý komparátor, 4 — logický člen, 5 — zesilovač šumového signálu, 6 — první komparátor, 7 — indikační zařízení, D — měrná součástka, Rz — zatěžovací odpor a C — kondenzátor.The diagram of the fault indicator in the semiconductor devices is shown in the figure, where 1 indicates the DC source, 2 - the DC voltage meter, 3 - the second comparator, 4 - the logic element, 5 - the noise amplifier, 6 - the first comparator, 7 - the indication device, D - specific component, Rz - load resistance and C - capacitor.

Zesilovač 5 šumového signálu je připojen vstupem na měřenou součástku D a výstupem na první komparátor 6, měřič 2 stejnosměrného napětí je vstupem připojen na měřenou součástku D a výstupem na druhý komparátor 3, vstupy logického· členu 4 jsou připojeny k výstupu komparátorů 3 a 6 a výstup logického členu 4 na indikační zařízení 7.The noise amplifier 5 is connected by input to the measured component D and output to the first comparator 6, the DC voltage meter 2 is input to the measured component D and the output to the second comparator 3, the inputs of the logic element 4 are connected to the output of comparators 3 and 6 output of the logic element 4 to the indicating device 7.

Funkce zařízení spočívá ve vyhodnocení stejnosměrné a šumové složky napětí na měřené součástce D. Stejnosměrné napětí se snímá na měřené součástce D zapojené ve zpětném směru přechodu PN nebo přechodu kov-polovodič.The function of the device is to evaluate the DC and noise components of the voltage on the measured component D. The DC voltage is sensed on the measured component D connected in the reverse direction of the PN junction or the metal-semiconductor junction.

Šumové napětí se snímá na zatěžovacím odporu Rz zapojeném do série s měřenou součástkou D. Informaci o poruchách v měřené součástce D získáváme ze závislosti stejnosměrné složky proudu na napětí a ze závislosti šumového napětí na napětí měřené součástky D. Maximální hodnota proudu I_M při měření měřené součástky D se volí tak, aby v měřené součástce D nedocházelo k ireversibilním procesům. Maximální hodnota proudu I_M se určí ze vztahu: I_M — = n. I_Ri, kde I_Ri je proud ve zpětném směru při napětí 0,1 V a hodnota součinitele n se volí obvykle 5 až 10.The noise voltage is sensed at the load resistance R connected in series with the measured component D. The fault information in Part D of the measured gain of the direct current depending on the voltage and the noise voltage depending on the voltage measured by Part D. The maximum value of the current I _m measured in the measurement components D are selected so that irreversible processes do not occur in the measured component D. The maximum value of current I _M is determined from: I _M - = n. I _R i, where I _R i is the reverse current at 0.1 V and the value of the coefficient n is usually chosen from 5 to 10.

Součinitel n je určen empiricky a označuje míru zatížení měřené součástky ve zpětném směru.The coefficient n is determined empirically and indicates the amount of load measured in the reverse direction.

Blokové schéma přístroje je na výkresu. Zdroj 1 stejnosměrného proudu napájí měřenou součástku D. Napětí U_s na měřené součástce D je měřeno, měřičem 2 stejnosměrného napětí, jehož výstup je veden do druhého komparátorů 3. Zde se srovnává zjištěná hodnota U_s s nastavenou zvolenou hodnotou U_so. Výstup druhého komparátorů 3 je veden do logického členu 4. Kondenzátor C uzavírá obvod měřené součástky D pro· střídavou složku proudu a současně ovlivňuje rychlost narůstání napětí na měřené součástce D. Šumové napětí na zatěžovacím odporu R_z je vedeno na vstup zesilovače 5 šumového signálu a po zesílení do prvního· komparátorů 6, kde je jeho absolutní hodnota porovnána se zvolenou hodnotou U_N0. Výstup prvního komparátorů 6 je rovněž veden na logický člen 4, který vyhodnotí informaci z komparátorů 3 a 6 a signalizuje indikačním zařízením 7, zda součástka splňuje současně obě podmínky (Un) < Umo 3 U_s > U_sq.Block diagram of the device is in the drawing. The DC power supply 1 supplies the measured component D. The voltage U _s on the measured component D is measured by a DC voltage meter 2, the output of which is routed to the second comparator 3. Here, the detected value U _s is compared with the set selected value U _s . The output of the second comparator 3 is fed to the fourth logic gate capacitor C closes the circuit for the measured component D · alternating current component and thus also affect the rate of increased tension on the measured component D. The noise voltage at the load resistance R is passed _from the input of amplifier 5, the noise signal and after amplification to the first comparators 6, where its absolute value is compared with the selected value U _N0 . The output of the first comparators 6 is also applied to a logic member 4, which evaluates the information from the comparators 3 and 6 and signals to the indicating device 7 whether the component simultaneously fulfills both conditions (Un) <Umo 3 U _s > U _s q.

Indikátor poruch umožňuje roztřídit polovodičové součástky s přechodem PN nebo kov-polovodič podle kvality technologického provedení přechodu. Lze jej efektivně využít při mezioperační a výstupní kontrole při výrobě polovodičových součástek. Dále může sloužit při prognóze spolehlivosti součástek a jejich výběru pro konstrukci zařízení s vysokou spolehlivostí.The fault indicator allows to classify semiconductor devices with PN junction or metal-semiconductor according to the quality of technological design of junction. It can be effectively used for in-process and output control in the production of semiconductor devices. Furthermore, it can serve to predict the reliability of components and their selection for the design of high reliability equipment.

Claims

SUBJECT

A non-destructive fault indicator in a PN junction or metal-semiconductor component consisting of a power supply, a noise amplifier, a DC voltage meter, two comparators, a logic element, and an indicator device, characterized in that the noise signal amplifier (5) is connected entering

OUT of the measured component (D) and output to the first comparator (6J, the DC voltage meter (2) is input connected to the measured component (D) and output to the second comparator (3j, logic element inputs (4j are connected to the comparator output) (3) and (6) and outputting the logic element (4) to the indicating device (7).