RU2364880C1 - Способ разбраковки кмоп микросхем, изготовленных на кнд структурах, по стойкости к радиационному воздействию - Google Patents
Способ разбраковки кмоп микросхем, изготовленных на кнд структурах, по стойкости к радиационному воздействию Download PDFInfo
- Publication number
- RU2364880C1 RU2364880C1 RU2007146805/28A RU2007146805A RU2364880C1 RU 2364880 C1 RU2364880 C1 RU 2364880C1 RU 2007146805/28 A RU2007146805/28 A RU 2007146805/28A RU 2007146805 A RU2007146805 A RU 2007146805A RU 2364880 C1 RU2364880 C1 RU 2364880C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microcircuits
- resistance
- radiation
- dose
- silicon
- Prior art date
Links
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электронной техники, в частности предназначено для разбраковки КМОП микросхем, изготовленных на КНД структурах, по радиационной стойкости. Технический результат - сокращение времени восстановления микросхем, проведение разбраковки по одному параметру, определение реальной стойкости каждой конкретной микросхемы к дозовому воздействию ионизирующего излучения. Сущность: поэтапно облучают КМОП микросхемы, изготовленные на КНД структурах малой дозой. В качестве критериального параметра, определяющего радиационную стойкость микросхем, выбирают статический ток потребления. Для восстановления исходных параметров микросхем проводят их дополнительное облучение при заземленных выводах. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области электронной техники, в частности предназначено для разбраковки КМОП микросхем, изготовленных на КНД (кремний на диэлектрике) структурах, по радиационной стойкости.
Известен способ отбора радиационно стойких изделий электронной техники [1], включающий облучение партии изделий сравнительно небольшой дозой гамма-квантов или электронов с последующим отбором и исключением из партии приборов с наибольшими изменениями параметров. Возможно также облучение полной дозой, эквивалентной ожидаемой поглощенной дозе радиации в реальных условиях эксплуатации, и восстановление начальных параметров после облучения с помощью отжига при повышенной температуре.
Недостатком этого способа в части разделения изделий по изменению параметров при облучении малой дозой является невозможность определения дозы отказа, а в части облучения изделий до отказа - необходимость длительного воздействия на микросхему повышенной температурой, а также невозможность полного восстановления параметров при проведении длительного низкотемпературного отжига до первоначальных значений параметров изделий из-за накопления радиационных дефектов при облучении большой дозой, при которой возник отказ.
Наиболее близким аналогом - прототипом - изобретения является способ разделения интегральных микросхем по стойкости к воздействию ионизирующих излучений и надежности [2], включающий облучение партии микросхем малой дозой ионизирующего излучения (ИИ), измерение их электрических параметров и последующий их отжиг до стабилизации параметров, облучение проводят поэтапно с количеством этапов не менее двух, измеряют помимо стандартных параметров минимальное напряжение питания каждой микросхемы, при котором сохраняется ее функционирование, строят дозовые зависимости, описывающие изменение стандартных параметров и минимального напряжения функционирования под действием облучения, и с их помощью прогнозируют для каждой микросхемы дозу отказа, при которой хотя бы один стандартный параметр достигнет своего предельного значения или минимальное напряжение питания достигнет номинального значения напряжения питания микросхемы, а надежность микросхемы определяют после отжига по отклонению значения одного или нескольких стандартных параметров или минимального напряжения питания от их исходных значений до облучения.
Недостатками этого способа являются необходимость длительного температурного воздействия на микросхему с целью отжига до стабилизации параметров, необходимость построения большого количества дозовых зависимостей, описывающие изменение стандартных параметров и минимального напряжения функционирования под действием облучения, и прогнозирование, а не реальное определение дозы отказа микросхемы.
Технический результат заключается в том, что предложенный способ позволяет сократить время восстановления микросхем, проводить разбраковку всего по одному параметру - статическому току потребления и определять реальную стойкость каждой конкретной микросхемы к дозовому воздействию ионизирующего излучения (ИИ).
Технический результат достигается тем, что в заявляемом способе разбраковки КМОП микросхем, изготовленных на КНД структурах, по стойкости к радиационному воздействию разбраковка происходит путем поэтапного облучения микросхем малой дозой, в качестве критериального параметра, определяющего радиационную стойкость микросхем, выбирают статический ток потребления, а для восстановления исходных параметров микросхем проводят их дополнительное облучение при заземленных выводах.
На чертеже показана зависимость статического тока потребления партии микросхем 1825ВА3Н2НИ на КНС (кремний на сапфире) структурах.
Критерием стойкости микросхем к дозовому воздействию до 1 Мрад по параметру «статический ток потребления» для приведенного на чертеже типа микросхем является величина 1,8 мА. Как видно из чертежа, из девяти микросхем четыре не удовлетворяют требованиям по стойкости к дозовому воздействию.
Микросхемы на КНД структурах обладают высокой стойкостью к импульсному воздействию ионизирующего излучения и применяются в приборах с наиболее высокими требованиями по стойкости к ИИ, однако при воздействии накопленной дозы ИИ на микросхемы на КНД структурах, в первую очередь, проявляются параметрические отказы, а именно рост статического тока потребления. Остальные параметры микросхемы, кроме тока потребления, при этом, как правило, соответствуют техническим условиям, но применение микросхем для отдельных групп приборов становится невозможным вследствие значительного тока потребления.
Резкий рост статического тока потребления для микросхем на КНД структурах наблюдается обычно до дозы от 100 до 150 крад, в диапазоне от 150 до 200 крад его значение плавно достигает максимума, после чего с ростом дозы ток медленно спадает [3].
Функциональных отказов микросхем при этом не происходит до доз, превышающих 1 Мрад, а именно стойкость к такой дозе требуется для микросхем на КНД структурах. После прекращения воздействия ИИ происходит релаксация статического тока потребления, имеющая логарифмическую зависимость в области больших времен [4]. «Холодный» отжиг микросхем, то есть полное восстановление тока потребления при комнатной температуре, может продолжаться месяцами. Величина статического тока потребления в максимуме сильно варьируется как от партии к партии изготовленных микросхем, так и в каждой отдельной партии. Разброс величины статического тока потребления при дозовом воздействии даже на одной пластине может составлять два порядка.
Многочисленные работы [5, 6] показали, что основной причиной, приводящей к имеющейся дозовой зависимости тока потребления, являются утечки по границе раздела полупроводник - диэлектрик за счет образующегося при воздействии ИИ положительного заряда на границе и образования паразитного канала на тыльной стороне приборного слоя. Величина образующегося заряда, а следовательно, и рост тока потребления с дозой определяются качеством исходных КНД структур.
Возврат к начальному значению тока потребления облученных микросхем происходит при их повторном облучении в пассивном состоянии с заземленными выводами - «радиационный отжиг» (РО). Повторное облучение и повторный радиационный отжиг приводят к повторяющимся результатам, которые не зависят от предыстории облучения, что позволяет включить операцию РО в технологический процесс изготовления радиационно стойких КМОП микросхем на КНД структурах при проведении радиационной разбраковки микросхем. Время проведения РО существенно меньше времени, которое необходимо для проведения температурного отжига, что является более технологичным. При этом микросхемы не подвергаются дополнительному температурному воздействию, уменьшающему их рабочий ресурс, и которое может привести к изменению параметров микросхем и их отказам. Проведенные исследования на безотказность микросхем (1000 часов при 85°С), прошедших операцию радиационной разбраковки и контрольной партии, показали, что процедура радиационной разбраковки не оказывает влияния на надежностные характеристики микросхем.
Заявляемый способ был реализован следующим образом. Микросхемы, собранные на полиимидные носители и прошедшие функциональный контроль, поочередно облучались в активном режиме до дозы 240 крад с периодическим (через каждые 40 крад) измерением статического тока потребления. Суммарное дозовое воздействие на микросхемы в этом случае не превышает 300 крад, что существенно ниже требований технических условий для микросхем такого типа - 1 Мрад. Если ток потребления превышал требуемое по техническим условиям значение, то микросхема отбраковывалась как нестойкая к дозовому воздействию. Если ток потребления достигал максимального значения и оно оказалось меньше требуемого по техническим условиям, то микросхема считалась стойкой к дозовому воздействию. Стойкие микросхемы подвергались «радиационному отжигу» при дозе 40 крад, что приводит к уменьшению тока потребления микросхемы до начального значения. Стойкие микросхемы поставляются заказчику, который предъявляет к элементной базе требования по радиационной стойкости, нестойкие могут поставляться заказчику, который требования по радиационной стойкости не предъявляет. Метод радиационной разбраковки микросхем по статическому току потребления с последующим «радиационным отжигом» был внедрен в технологический процесс изготовления КМОП микросхем на КНС структурах с толщиной приборного слоя 0,3 мкм. За время работы была проведена разбраковка нескольких сотен микросхем серии 1825 (четыре типа) и 1620 (один тип). Результаты испытаний микросхем, прошедших разбраковку, на стойкость к воздействию ИИ оказались положительными.
Список литературы
1. Чернышев А.А., Ведерников В.В., Галеев А.И., Горюнов Н.Н. Радиационная отбраковка полупроводниковых приборов и интегральных схем. - Зарубежная электронная техника. 1979. Вып.5. С.3-25.
2. Способ разделения интегральных микросхем по радиационной стойкости и надежности (патент РФ №2254587, МПК G01R 31/26, 31/28, опубликован 20.06.2005, ретроспективный комплект описаний за 2005 г. на DVD).
3. Калашников О.А., Никифоров А.Ю., Малюгин С.Л. и др. Обзор результатов экспериментальных исследований радиационной стойкости КНС микросхем производства НИИИС // «Радиационная стойкость электронных систем - Стойкость-2003». - М.: МИФИ-СПЭЛС, 2003. Вып.6. С.53-56.
4. Давыдов Г.Г., Согоян А.В., Яшанин И.Б., Фигуров B.C. Исследование постимпульсных релаксационных процессов в КНС ИС // «Радиационная стойкость электронных систем - Стойкость-2006». - М.: МИФИ-СПЭЛС, 2006. Вып.9. С.87-88.
5. Buchaman et al. SOS devices radiation effects // IEEE Trans. on ED. Vol.25. No.8. 1978. pp.960-970.
6. Narai E., Megreivy D. Radiation Induced Leakage Currents in n-Channel Silicon-on-Sapphire MOST′s. IEEE Trans. on NS. Vol.24. No.11. 1977. pp.1277-1284.
Claims (1)
- Способ разбраковки КМОП микросхем, изготовленных на КНД структурах, по стойкости к радиационному воздействию, путем поэтапного облучения микросхем малой дозой, отличающийся тем, что в качестве критериального параметра, определяющего радиационную стойкость микросхем, выбирают статический ток потребления, а для восстановления исходных параметров микросхем проводят их дополнительное облучение при заземленных выводах.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007146805/28A RU2364880C1 (ru) | 2007-12-17 | 2007-12-17 | Способ разбраковки кмоп микросхем, изготовленных на кнд структурах, по стойкости к радиационному воздействию |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007146805/28A RU2364880C1 (ru) | 2007-12-17 | 2007-12-17 | Способ разбраковки кмоп микросхем, изготовленных на кнд структурах, по стойкости к радиационному воздействию |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2364880C1 true RU2364880C1 (ru) | 2009-08-20 |
Family
ID=41151344
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007146805/28A RU2364880C1 (ru) | 2007-12-17 | 2007-12-17 | Способ разбраковки кмоп микросхем, изготовленных на кнд структурах, по стойкости к радиационному воздействию |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2364880C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444742C1 (ru) * | 2010-11-02 | 2012-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ разбраковки кмоп микросхем, изготовленных на кнд структурах, по радиационной стойкости |
RU2456627C1 (ru) * | 2011-03-31 | 2012-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" | УСТРОЙСТВО ДЛЯ КУЛОНОМЕТРИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НАНОСТРУКТУР ТРАНЗИСТОРА n-МОП В ТЕХНОЛОГИЯХ КМОП/КНД |
RU2466417C1 (ru) * | 2011-07-08 | 2012-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" | Способ отбора стойких к воздействию полной поглощенной дозы ионизирующего излучения транзисторных структур технологии кмоп/кнд |
RU2472171C2 (ru) * | 2009-12-02 | 2013-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Способ разбраковки полупроводниковых изделий |
-
2007
- 2007-12-17 RU RU2007146805/28A patent/RU2364880C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Ф.П.КОРШУНОВ и др., Радиационные эффекты в полупроводниковых приборах, Минск, изд. Наука и техника, 1978, с.136. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2472171C2 (ru) * | 2009-12-02 | 2013-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Способ разбраковки полупроводниковых изделий |
RU2444742C1 (ru) * | 2010-11-02 | 2012-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ разбраковки кмоп микросхем, изготовленных на кнд структурах, по радиационной стойкости |
RU2456627C1 (ru) * | 2011-03-31 | 2012-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" | УСТРОЙСТВО ДЛЯ КУЛОНОМЕТРИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НАНОСТРУКТУР ТРАНЗИСТОРА n-МОП В ТЕХНОЛОГИЯХ КМОП/КНД |
RU2466417C1 (ru) * | 2011-07-08 | 2012-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" | Способ отбора стойких к воздействию полной поглощенной дозы ионизирующего излучения транзисторных структур технологии кмоп/кнд |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101746197B1 (ko) | 반도체 장치의 제작 방법 및 반도체 장치의 검사 방법 | |
RU2364880C1 (ru) | Способ разбраковки кмоп микросхем, изготовленных на кнд структурах, по стойкости к радиационному воздействию | |
DE10354939B4 (de) | Verfahren zur Zuverlässigkeitsprüfung eines Bauelements einer Schaltung | |
US7501837B2 (en) | Test structure and method for detecting charge effects during semiconductor processing using a delayed inversion point technique | |
Simoen et al. | Reliability aspects of the low-frequency noise behaviour of submicron CMOS technologies | |
RU2168735C2 (ru) | Способ отбора изделий электронной техники по стойкости или надежности | |
RU2311654C2 (ru) | Способ разделения интегральных микросхем по радиационной стойкости и надежности | |
CN109449095B (zh) | 一种监控离子注入掺杂浓度的方法 | |
Burghard et al. | Radiation failure modes in CMOS integrated circuits | |
O’Bryan et al. | Compendium of recent single event effects for candidate spacecraft electronics for NASA | |
Berglund | Trends in systematic nonparticle yield loss mechanisms and the implication for IC design | |
RU2411527C1 (ru) | Способ отбраковки кмоп микросхем, изготовленных на кнд структурах, по стойкости к радиационному воздействию | |
Shyam et al. | Encapsulating Ion-solid interactions in metal-oxide-semiconductor (MOS) devices | |
Moskovskaya et al. | Process parameters variations influence on CMOS IC's hardness to total ionizing dose | |
DE102005040494B4 (de) | Verfahren zum Erfassen der Schädigung eines Bauelementes durch einen Herstellungsschritt und integrierte Schaltungsanordnungen | |
RU2444742C1 (ru) | Способ разбраковки кмоп микросхем, изготовленных на кнд структурах, по радиационной стойкости | |
DE102021106795A1 (de) | Verfahren und vorrichtung für eine prüfung auf waferebene | |
Beckmeier et al. | Revealing stresses for plasma induced damage detection in thick oxides | |
Khalil et al. | High-voltage stress test paradigms of analog CMOS ICs for gate-oxide reliability enhancement | |
RU2082178C1 (ru) | Способ отбора пластин с радиационно-стойкими моп-интегральными схемами | |
RU2371731C1 (ru) | Способ разбраковки микросхем оперативного запоминающего устройства по уровню бессбойной работы | |
Okada et al. | Reliability Driven Design Rules | |
Levin et al. | X-ray or UV adjustment of MOS threshold voltage: Analytical and numerical modeling | |
de Gyvez et al. | Threshold voltage mismatch (/spl Delta/V/sub T/) fault modeling | |
Smith | GaAs detector status |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20190710 |