RU2460083C1 - Device to monitor semiconductor products by second derivatives of current-voltage and volt-coulomb characteristics - Google Patents

Device to monitor semiconductor products by second derivatives of current-voltage and volt-coulomb characteristics Download PDF

Info

Publication number
RU2460083C1
RU2460083C1 RU2011113516/28A RU2011113516A RU2460083C1 RU 2460083 C1 RU2460083 C1 RU 2460083C1 RU 2011113516/28 A RU2011113516/28 A RU 2011113516/28A RU 2011113516 A RU2011113516 A RU 2011113516A RU 2460083 C1 RU2460083 C1 RU 2460083C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
inlet
outlet
control circuit
Prior art date
Application number
RU2011113516/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Николаевич Сазонов (RU)
Сергей Николаевич Сазонов
Original Assignee
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия" filed Critical Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия"
Priority to RU2011113516/28A priority Critical patent/RU2460083C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2460083C1 publication Critical patent/RU2460083C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Tests Of Electronic Circuits (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: device to monitor semiconductor products by second derivatives of current-voltage and volt-coulomb characteristics comprises an analogue-digital converter (ADC), a computer, a monitor, a digital-analogue converter (DAC), a control circuit, a unit of biharmonic signal generation, the outlet of which is connected to an inlet of the semiconductor product, and the inlet is connected to the first outlet of the control circuit, a controlled voltage source (CVS), the outlet of which is also connected to the inlet of the semiconductor product, and the inlet is connected to the second outlet of the control circuit, a unit of measurements of an information signal, the inlet of which is connected to the outlet of the semiconductor product, and the outlet is connected to the inlet of ADC.
EFFECT: invention makes it possible to increase sensitivity to detection of hidden defects and to increase functional capabilities of semiconductor product monitoring using additional primary diagnostics information in the form of the second derivative of the volt-coulomb characteristic.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области микроэлектроники, в частности к устройствам контроля и диагностики полупроводниковых изделий (ППИ), таких как диоды, транзисторы и интегральные схемы. Устройство может быть использовано как в технологии изготовления ППИ, так и для анализа изделий у потребителей.The invention relates to the field of microelectronics, in particular to devices for monitoring and diagnostics of semiconductor products (PPI), such as diodes, transistors and integrated circuits. The device can be used both in the manufacturing technology of PPI, and for the analysis of products from consumers.

Известно множество методов контроля качества и надежности ППИ (переходные характеристики, НЧ шум и др.). Преимуществом метода с использованием производных вольт-амперных характеристик (ВАХ) является относительная простота его реализации при высокой чувствительности к выявлению различных скрытых дефектов [1].There are many known methods for controlling the quality and reliability of PPI (transient characteristics, low frequency noise, etc.). The advantage of the method using derivatives of the current-voltage characteristics (CVC) is the relative simplicity of its implementation with high sensitivity to the identification of various hidden defects [1].

Наиболее близким аналогом является предлагаемое устройство в [2]. Структурная схема устройства для контроля производных ВАХ, предлагаемая в [2], содержит генератор линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН), исследуемое ППИ, источник питания, схему управления и запуска ГЛИН, преобразователь ток-напряжение, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), электронно-вычислительную машину (ЭВМ) и монитор. С помощью данной схемы фактически измеряется ВАХ исследуемого ППИ, а затем с помощью программы цифрового дифференцирования осуществляется пересчет в зависимости производных ВАХ с построением соответствующих графиков и выводом их на экран монитора.The closest analogue is the proposed device in [2]. The block diagram of a device for controlling the I – V characteristics, proposed in [2], contains a linearly varying voltage generator (GLIN), an investigated PPI, a power supply, a control and start-up circuit for a GLIN, a current-voltage converter, an analog-to-digital converter (ADC), and a digital-to-analog converter (DAC), electronic computer (computer) and monitor. With the help of this scheme, the I – V characteristic of the investigated PIR is actually measured, and then, using the digital differentiation program, the I – V characteristics are recalculated with the construction of the corresponding graphs and their output to the monitor screen.

Однако данное устройство имеет недостаток, к которому можно отнести невысокую чувствительность к выявлению скрытых дефектов. Указанный недостаток связан с методом определения производных ВАХ - вычислением по измеренной ВАХ. Использование в устройстве 12-16-разрядного АЦП не устраняет указанный недостаток, поскольку из-за наличия шумов первичная информация в виде ВАХ не может быть достоверно измерена с высокой точностью. Например, если удается измерить ВАХ с относительной погрешностью в 1%, то достоверную информацию будут содержать только старшие 7-8 разрядов АЦП, значения же остальных младших разрядов будут искажены шумами.However, this device has a disadvantage, which can include a low sensitivity to the identification of latent defects. The indicated drawback is associated with the method of determining the derivatives of the I – V characteristics — by calculation from the measured I – V characteristics. The use of a 12-16-bit ADC in the device does not eliminate this drawback, since due to the presence of noise, the primary information in the form of a CVC cannot be reliably measured with high accuracy. For example, if it is possible to measure the I – V characteristic with a relative error of 1%, then only the highest 7-8 bits of the ADC will contain reliable information, while the values of the remaining lower bits will be distorted by noise.

Цель изобретения - повышение чувствительности устройства к выявлению скрытых дефектов и увеличение его функциональных возможностей контроля ППИ с использованием дополнительной первичной диагностической информации в виде второй производной вольт-кулонной характеристики.The purpose of the invention is to increase the sensitivity of the device to detect hidden defects and increase its functionality for monitoring PPI using additional primary diagnostic information in the form of a second derivative of the volt-coulomb characteristic.

Указанная цель достигается тем, что дополнительно вводят блок формирования бигармонического сигнала, выход которого подключают к входу ППИ, а вход подключают к первому выходу схемы управления, управляемый источник напряжения (УИН), выход которого также подключают к входу ППИ, а вход подключают ко второму выходу схемы управления, блок измерений информационного сигнала, вход которого подключают к выходу ППИ, а выход соединяют с входом АЦП.This goal is achieved by the fact that they additionally introduce a biharmonic signal generating unit, the output of which is connected to the input of the PPI, and the input is connected to the first output of the control circuit, a controlled voltage source (UIN), the output of which is also connected to the input of the PPI, and the input is connected to the second output control circuits, an information signal measuring unit, the input of which is connected to the output of the PPI, and the output is connected to the input of the ADC.

Предлагаемая блок-схема устройства лишена указанных недостатков и изображена на чертеже. Она состоит из блока формирования бигармонического сигнала 1, управляемого источника напряжения (УИН) 2, исследуемого ППИ 3, схемы управления 4, блока измерения информационного сигнала 5, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 6, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 7, электронно-вычислительной машины (ЭВМ) 8 и монитора 9.The proposed block diagram of the device is devoid of these disadvantages and is shown in the drawing. It consists of a unit for generating a biharmonic signal 1, a controlled voltage source (UI) 2, an investigated PPI 3, a control circuit 4, a unit for measuring an information signal 5, an analog-to-digital converter (ADC) 6, a digital-to-analog converter (DAC) 7, and an electronic computer machines (computers) 8 and monitor 9.

Блок измерения информационного сигнала 5 осуществляет измерение амплитуды тока на разностной частоте и фазового сдвига относительно опорного сигнала, которые однозначно определяют вторые производных ВАХ и ВКХ (метод модуляционного дифференцирования). Далее осуществляется ввод данных измерений в ЭВМ 8 через АЦП 6, преобразующего аналоговую информацию в цифровой вид (использование 10-12-разрядного АЦП вполне обеспечивает достаточную точность измерений). Блок формирования бигармонического сигнала 1 формирует двухчастотный тестовый сигнал для ППИ 3. ЦАП 7 предназначен для управления процессом измерений. УИН 2 обеспечивает ступенчатое изменение постоянного напряжения смещения с целью снятия вторых производных ВАХ и ВКХ в некотором диапазоне напряжений. Схема управления 4 обеспечивает регулировку постоянного смещения и амплитуды двухчастотного сигнала. ЭВМ 8 в соответствии с написанной программой вычисляет значения вторых производных ВАХ и ВКХ, дифференциальные спектры изменения мощности и заряда, строит графики их зависимостей от постоянного напряжения смещения и выводит их на экран монитора 9.The information signal measuring unit 5 measures the amplitude of the current at the difference frequency and the phase shift relative to the reference signal, which uniquely determine the second derivatives of the I – V characteristic and the I – V characteristic (modulation differentiation method). Next, the measurement data are entered into the computer 8 through the ADC 6, which converts the analog information into digital form (using a 10-12-bit ADC fully ensures sufficient measurement accuracy). The biharmonic signal generating unit 1 generates a two-frequency test signal for PPI 3. DAC 7 is designed to control the measurement process. UIN 2 provides a stepwise change in the DC bias voltage in order to remove the second derivatives of the I – V characteristics and the I – V characteristics in a certain voltage range. The control circuit 4 provides adjustment of the constant bias and amplitude of the two-frequency signal. A computer 8, in accordance with the written program, calculates the values of the second derivatives of the current – voltage characteristics and the voltage – voltage characteristics, differential spectra of changes in power and charge, plots their dependences on a constant bias voltage, and displays them on a monitor screen 9.

Устройство работает следующим образом. На исследуемое ППИ 3 подается двухчастотный тестовый сигнал с блока формирования бигармонического сигнала 1. По команде с ЭВМ 8 через ЦАП 7 и схему управления 4 задается амплитуда двухчастотного сигнала и постоянное напряжение смещения УИН 2, которое также подается на ППИ 3. Значение силы тока через исследуемое изделие на разностной частоте, а также фазовый сдвиг по отношению к опорному входному сигналу регистрируются блоком измерений информационного сигнала 5, преобразуются в цифровую форму АЦП 6 и поступают в ЭВМ 8. В соответствии с написанной программой рассчитываются и строятся графики зависимостей вторых производных ВАХ и ВКХ от постоянного напряжения смещения и выводятся на экран монитора 9. Дополнительно рассчитываются и также выводятся на экран дифференциальные спектры изменения потребляемой изделием мощности и накопления заряда.The device operates as follows. The studied PPI 3 receives a two-frequency test signal from the biharmonic signal generating unit 1. By the command from the computer 8, the amplitude of the two-frequency signal and the constant bias voltage of the UIN 2, which is also supplied to the PPI 3, are set via the DAC 7 and the control circuit 4. the product at the differential frequency, as well as the phase shift with respect to the reference input signal are recorded by the measurement unit of the information signal 5, converted into digital form by ADC 6 and received by computer 8. In accordance with written th program are calculated and plotted second derivatives of VAC and WSS DC bias voltage and outputted to the monitor 9. Additionally calculated and also displayed on the screen changes differential spectra of the product consumed power and charge accumulation.

Источники информацииInformation sources

1. Горлов М.И., Ануфриев Л.П., Бордюжа О.Л. Обеспечение и повышение надежности полупроводниковых приборов и интегральных схем в процессе серийного производства. Минск, 1997 г., 390 с.1. Gorlov M.I., Anufriev L.P., Bordyuzha O.L. Ensuring and improving the reliability of semiconductor devices and integrated circuits in the process of mass production. Minsk, 1997, 390 s.

2. Устройство для контроля полупроводниковых изделий по производным вольт-амперных характеристик. Патент RU №2308732. - Опубл. 20.10.2007 г.2. Device for monitoring semiconductor products according to derivatives of current-voltage characteristics. Patent RU No. 2308732. - Publ. 10/20/2007

Claims (1)

Устройство для контроля полупроводниковых изделий по производным вольт-амперных характеристик, состоящее из аналого-цифрового преобразователя (АЦП), выход которого соединен с входом электронно-вычислительной машины (ЭВМ), первый выход которой соединен с монитором, а второй выход с входом цифроаналогового преобразователя (ЦАП), выход которого подключен к входу схемы управления, отличающееся тем, что дополнительно введены блок формирования бигармонического сигнала, выход которого подключен к входу полупроводникового изделия (ППИ), а вход подключен к первому выходу схемы управления, управляемый источник напряжения (УИН), выход которого также подключен к входу ППИ, а вход подключен ко второму выходу схемы управления, блок измерений информационного сигнала, вход которого подключен к выходу ППИ, а выход соединен с входом АЦП. A device for monitoring semiconductor products according to the derivatives of the current-voltage characteristics, consisting of an analog-to-digital converter (ADC), the output of which is connected to the input of an electronic computer, the first output of which is connected to the monitor, and the second output to the input of the digital-to-analog converter ( DAC), the output of which is connected to the input of the control circuit, characterized in that the biharmonic signal generating unit is additionally introduced, the output of which is connected to the input of the semiconductor product (PPI), and the input connected to the first output of the control circuit, controllable voltage source (UIN), whose output is also connected to the PPI's input, and the input is connected to the second output of the control circuit, power measurement information signal input of which is connected to the output of PTP, and an output connected to the input of the ADC.
RU2011113516/28A 2011-04-07 2011-04-07 Device to monitor semiconductor products by second derivatives of current-voltage and volt-coulomb characteristics RU2460083C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011113516/28A RU2460083C1 (en) 2011-04-07 2011-04-07 Device to monitor semiconductor products by second derivatives of current-voltage and volt-coulomb characteristics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011113516/28A RU2460083C1 (en) 2011-04-07 2011-04-07 Device to monitor semiconductor products by second derivatives of current-voltage and volt-coulomb characteristics

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2460083C1 true RU2460083C1 (en) 2012-08-27

Family

ID=46937906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011113516/28A RU2460083C1 (en) 2011-04-07 2011-04-07 Device to monitor semiconductor products by second derivatives of current-voltage and volt-coulomb characteristics

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2460083C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU172617U1 (en) * 2016-12-14 2017-07-14 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" In-situ camera for monitoring the structure and current-voltage characteristics of thin polymer semiconductor films

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU892362A1 (en) * 1980-04-21 1981-12-23 Ордена Октябрьской Революции Предприятие П/Я Р-6007 Device for checking semiconductor device
SU1241166A1 (en) * 1984-06-19 1986-06-30 Предприятие П/Я Х-5806 Device for identifying non-linear elements by parameters of volt-ampere characteristics
RU2308732C1 (en) * 2006-04-25 2007-10-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Device for controlling semiconductor products using derivatives of volt-ampere characteristics

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU892362A1 (en) * 1980-04-21 1981-12-23 Ордена Октябрьской Революции Предприятие П/Я Р-6007 Device for checking semiconductor device
SU1241166A1 (en) * 1984-06-19 1986-06-30 Предприятие П/Я Х-5806 Device for identifying non-linear elements by parameters of volt-ampere characteristics
RU2308732C1 (en) * 2006-04-25 2007-10-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Device for controlling semiconductor products using derivatives of volt-ampere characteristics

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU172617U1 (en) * 2016-12-14 2017-07-14 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" In-situ camera for monitoring the structure and current-voltage characteristics of thin polymer semiconductor films

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5161878B2 (en) Noise measuring device and test device
JP2000074986A (en) Device testing device
JP2007327764A (en) System for measuring instrumental error of watt-hour meter
US6944569B2 (en) Method and apparatus for generating an electronic test signal
JP2004093345A (en) Jitter measuring circuit
RU2460083C1 (en) Device to monitor semiconductor products by second derivatives of current-voltage and volt-coulomb characteristics
JP5474657B2 (en) Temperature measurement using diodes with saturation current cancellation
JP4846223B2 (en) Test apparatus and test method
US9372217B2 (en) Cable detector
CN110599935A (en) Automatic adjusting device and automatic adjusting method for public voltage
CN114111873B (en) Online calibration system and method for refrigerator detector
JP2010133911A (en) System for measuring change in physical quantity and method for specifying standard time-based data
JPH03176678A (en) Evaluating method with ac for ic tester
CN110375858B (en) Spark detector probe performance testing method
US8803560B2 (en) Audio frequency device for audible eyes off measurements
Filipski et al. Calibration of a low voltage AC-DC transfer standard
Velychko et al. Comparison of phase angle measurement results by means of two methods
JP7080757B2 (en) Impedance measuring device and impedance measuring method
JP2017215257A (en) Contactless circuit board tester and testing method
Zhou et al. A super high resolution phase difference measurement method
CN1889697B (en) Method for realizing quantitative measurement in television high frequency electronic tuner tester
KR20100051167A (en) Phase angle error measurement apparatus of shunt resistance using pulse counting and measurement method thereof
Zachovalová et al. Development of the digital sampling power measuring standard for the Energy monitors calibration
RU2308732C1 (en) Device for controlling semiconductor products using derivatives of volt-ampere characteristics
RU203601U1 (en) Output signal conditioning device for differential measuring transducer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130408