RU2792841C1 - Method for comparative evaluation of the resistance of batches of integrated circuits to electrostatic discharge - Google Patents

Method for comparative evaluation of the resistance of batches of integrated circuits to electrostatic discharge Download PDF

Info

Publication number
RU2792841C1
RU2792841C1 RU2022121673A RU2022121673A RU2792841C1 RU 2792841 C1 RU2792841 C1 RU 2792841C1 RU 2022121673 A RU2022121673 A RU 2022121673A RU 2022121673 A RU2022121673 A RU 2022121673A RU 2792841 C1 RU2792841 C1 RU 2792841C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
esd
integrated circuits
batch
batches
voltage
Prior art date
Application number
RU2022121673A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Митрофан Иванович Горлов
Вячеслав Андреевич Сергеев
Андрей Владимирович Строгонов
Илья Владимирович Фролов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2792841C1 publication Critical patent/RU2792841C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: microelectronics.
SUBSTANCE: invention relates to the control of semiconductor integrated circuits (IC). Each IC from representative samples from each batch being compared is exposed to electrostatic discharges (ESD) of different polarity with a voltage equal to twice the value allowed by specifications for a given type of IC until the IC fails. The ICs of subsequent samples from the compared batches are exposed to the ESD potential increased by a certain amount, for example, 250 V, until the IC fails. The procedure with increasing ESR potential is repeated at least two times. Then dependencies are plotted for the sample-averaged values of the number of ESD pulses before until the IC fails exposed to the ESD voltage. The IC batch with the lower dependence obtained is assumed to be more resistant to ESD than the other batch.
EFFECT: increased reliability of resistance assessment of IC batches to ESD.
1 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам определения стойкости интегральных схем (ИС) к электростатическому разряду (ЭСР) при изготовлении радиоэлектронной аппаратуры.The invention relates to microelectronics, and in particular to methods for determining the resistance of integrated circuits (IC) to electrostatic discharge (ESD) in the manufacture of electronic equipment.

Известные способы разбраковки полупроводниковых изделий по стойкости к ЭСР и по надежности в целом предполагают воздействие на изделие серии ЭСР до появления параметрического или катастрофического отказа [см., например, Патент 2226698 РФ, Опубл. 10.04.2004.], зачастую внося в структуру изделий необратимые изменения. При этом известно [см. Горлов М.И. Емельянов А. В., Плебанович В. И. Электростатические заряды в электронике. - Минск : Бел. Наука. - 2006. - 295 с.], что полупроводниковые изделия, в том числе и ИС, даже одной технологической партии, имеют разброс по числу импульсов ЭСР, приводящих к отказам изделий, зависящему как от напряжения ЭСР, так и его знака.Known methods for sorting semiconductor products for resistance to ESD and reliability in general involve exposure to a product of the ESD series until a parametric or catastrophic failure occurs [see, for example, Patent 2226698 of the Russian Federation, Publ. 04/10/2004.], often introducing irreversible changes into the structure of products. It is known [cf. Gorlov M.I. Emelyanov AV, Plebanovich VI Electrostatic charges in electronics. - Minsk: Bel. The science. - 2006. - 295 p.], that semiconductor products, including ICs, even of the same production batch, have a spread in the number of ESD pulses leading to product failures, depending both on the ESD voltage and its sign.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ отбраковки ИС по патенту 2146827 РФ, принятый за прототип, в соответствии с которым измеряют информативный параметр, на ИС подают единичный импульс ЭСР напряжением, составляющим половину допустимого по ТУ, а затем проводят температурный отжигпри максимально допустимой температуре p-n-перехода в течение 24-48 час, и ИС с информативными параметрами, выходящими после отжига за поле допуска, отбраковывают.The closest in technical essence to the proposed invention is a method for rejecting ICs according to patent 2146827 of the Russian Federation, taken as a prototype, according to which an informative parameter is measured, a single ESD pulse with a voltage equal to half of the allowable voltage according to specifications is applied to the IC, and then thermal annealing is carried out at the maximum allowable p-n-junction temperature for 24-48 hours, and ICs with informative parameters that go beyond the tolerance field after annealing are rejected.

К недостаткам этого способа можно отнести необходимость последующего довольно длительного температурного отжига, который не восстанавливает полностью структуру полупроводникового изделия.The disadvantages of this method include the need for subsequent rather long temperature annealing, which does not completely restore the structure of the semiconductor product.

Изобретение направлено на упрощение процедуры и повышение достоверности сравнительной оценки стойкости партий ИС к электростатическому разряду. Это достигается тем, что для сравниваемых партий ИС строятся зависимости числа импульсов ЭСР, приводящих к отказам ИС, от напряжения ЭСР для импульсов разной полярности (пример таких зависимостей приведен на фиг. 1). Оказалось, что наиболее опасным для ИС, например типа К561ЛН2, является чередование полярности воздействующих импульсов ЭСР (на фиг. 1 этот вариант обозначен как «+/-»).The invention is aimed at simplifying the procedure and increasing the reliability of the comparative assessment of the resistance of IC batches to electrostatic discharge. This is achieved by constructing dependences of the number of ESD pulses leading to IC failures on the ESD voltage for pulses of different polarity for the compared batches of ICs (an example of such dependences is shown in Fig. 1). It turned out that the most dangerous for IS, for example, type K561LN2, is the alternation of the polarity of the acting ESD pulses (in Fig. 1, this option is indicated as "+/-").

Технический результат достигается в предлагаемом способе, который осуществляется следующим образом. От сравниваемых партий однотипных ИС случайным образом берется выборка объемом 10-20 штук. На выводы «вход-выход» ИС подается ЭСР напряжением в 2 раза больше допустимого по ТУ по модели тела человека поочередно положительной и отрицательной полярности до тех пор, пока ИС не выйдет из строя. Затем на ИС следующей выборки из партии подаются импульсы ЭСР величиной на 250 В больше и далее процедура повторяется. Строится зависимость усредненного по каждой выборке числа импульсов ЭСР, приводящих к отказам, от напряжения ЭСР и партия ИС, у которой полученная зависимость будет лежать выше, принимается более стойкой к ЭСР по сравнению с другой партией, зависимость у которой будет лежать ниже.The technical result is achieved in the proposed method, which is carried out as follows. From the compared batches of the same type of IC, a sample of 10-20 pieces is randomly taken. The input-output terminals of the IC are supplied with an ESD voltage 2 times higher than the allowable according to the specifications according to the model of the human body, alternately positive and negative polarity until the IC fails. Then, 250 V more ESD pulses are applied to the ICs of the next sample from the batch, and then the procedure is repeated. The dependence of the number of ESD pulses, averaged over each sample, leading to failures, on the ESD voltage is plotted, and the IC batch, for which the resulting dependence will lie higher, is assumed to be more resistant to ESD compared to another batch, the dependence of which will lie lower.

Предложенный способ сравнительной оценки партий ИС по стойкости к ЭСР был опробован на двух партиях ИС типа К561ЛН2. От каждой партии методом случайного выбора было отобрано по 15 схем. На первые 5 ИС подаются разряды ЭСР как положительной, так и отрицательной полярности величиной 500 В (допустимое значение напряжения ЭСР равно 200 В) до тех пор, пока ИС не выйдут из строя. Затем на другие 5 ИС подается ЭСР величиной +-750 В, и далее на следующие 5 ИС подается ЭСР величиной +/-1000 В. Результаты измерений по двум партиям приведены в таблице 1.The proposed method for comparative evaluation of IC batches in terms of ESD resistance was tested on two batches of ICs of the K561LN2 type. 15 schemes were selected from each batch by random selection. The first 5 ICs are supplied with ESD discharges of both positive and negative polarity of 500 V (allowable ESD voltage is 200 V) until the ICs fail. Then, the other 5 ICs are supplied with +-750V ESD, and then the next 5 ICs are supplied with +/-1000V ESD. The measurement results for two batches are shown in Table 1.

Таблица 1Table 1 Число импульсов ЭСР, приводящих к отказу ИСNumber of ESD pulses leading to IC failure № партииbatch number UЭСР = +-500 В
Количество импульсов (N) ЭСР для ИС
U ESD = +-500 V
Number of pulses (N) ESD for IC
UЭСР = +-750 В
Количество импульсов (N) ЭСР для ИС
U ESD = +-750 V
Number of pulses (N) ESD for IC
UЭСР = +-1000 В
Количество импульсов (N) ЭСР для ИС
U ESD = +-1000 V
Number of pulses (N) ESD for IC
Усредненное значение N при UЭСР Average value of N at U ESD
11 22 33 44 55 11 22 33 44 55 11 22 33 44 55 +-500+-500 +-750+-750 +-
1000
+-
1000
11 153153 159159 147147 152152 149149 132132 135135 129129 131131 137137 115115 118118 109109 116116 111111 152152 133133 114114 22 160160 148148 149149 155155 153153 135135 136136 134134 131131 132132 117117 114114 115115 117117 118118 153153 134134 116116

Если сравнивать партии по стойкости к ЭСР, то более стойкой будет партий №2, т.к. усредненное значение количества воздействий ЭСР до выхода из строя больше, чем у партии № 1.If we compare batches in terms of ESD resistance, then batch No. 2 will be more resistant, because the average value of the number of ESD exposures before failure is greater than that of batch No. 1.

Упрощение процедуры оценки по сравнению с прототипом достигается за счет исключения длительного температурного отжига.Simplification of the evaluation procedure in comparison with the prototype is achieved by eliminating long-term thermal annealing.

Claims (1)

Способ сравнительной оценки стойкости интегральных схем к электростатическому разряду, в соответствии с которым на интегральные схемы репрезентативных выборок из сравниваемых партий воздействуют до наступления отказа каждой интегральной схемы электростатическими разрядами различной полярности напряжением удвоенного от допустимого по техническим условиям на интегральные схемы значения, отличающийся тем, что на интегральные схемы последующих выборок проводят воздействие электростатическими разрядами различной полярности потенциалом, увеличенным на определенную величину, например на 250 В, до отказа каждой интегральной схемы из выборки, процедуру с увеличением напряжения электростатического разряда повторяют не менее двух раз, далее строят зависимости усредненных по выборкам значений числа электростатических разрядов до наступления отказа интегральных схем от напряжения электростатического разряда, партия интегральных схем, у которой полученная зависимость будет лежать ниже, принимается более стойкой к ЭСР по сравнению с другой партией.A method for comparative evaluation of the resistance of integrated circuits to electrostatic discharge, according to which the integrated circuits of representative samples from the compared batches are affected until the failure of each integrated circuit by electrostatic discharges of different polarity with a voltage of twice the value allowed by the technical specifications for integrated circuits, characterized in that integrated circuits of subsequent samples are exposed to electrostatic discharges of different polarity with a potential increased by a certain amount, for example, by 250 V, until the failure of each integrated circuit from the sample, the procedure with an increase in the voltage of the electrostatic discharge is repeated at least two times, then dependencies are plotted for the values of the number averaged over the samples electrostatic discharges before the failure of the integrated circuits from the voltage of the electrostatic discharge, the batch of integrated circuits, in which the obtained dependence will lie below, is taken b More ESD resistant than the other batch.
RU2022121673A 2022-08-10 Method for comparative evaluation of the resistance of batches of integrated circuits to electrostatic discharge RU2792841C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2792841C1 true RU2792841C1 (en) 2023-03-27

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5325054A (en) * 1992-07-07 1994-06-28 Texas Instruments Incorporated Method and system for screening reliability of semiconductor circuits
US5675260A (en) * 1993-03-04 1997-10-07 Lsi Logic Corporation Electrostatic discharge test structure system and method
RU2146827C1 (en) * 1998-03-19 2000-03-20 Воронежский государственный технический университет Quality control method for integral circuits
RU2317560C1 (en) * 2006-06-26 2008-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Method of comparative estimation of stability of bipolar resistors set to electrostatic charge
CN108398631B (en) * 2018-03-22 2020-10-30 中国电子产品可靠性与环境试验研究所((工业和信息化部电子第五研究所)(中国赛宝实验室)) Electrostatic discharge failure verification method
RU2786050C1 (en) * 2021-10-15 2022-12-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" Method for separation of integrated circuits by reliability

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5325054A (en) * 1992-07-07 1994-06-28 Texas Instruments Incorporated Method and system for screening reliability of semiconductor circuits
US5675260A (en) * 1993-03-04 1997-10-07 Lsi Logic Corporation Electrostatic discharge test structure system and method
RU2146827C1 (en) * 1998-03-19 2000-03-20 Воронежский государственный технический университет Quality control method for integral circuits
RU2317560C1 (en) * 2006-06-26 2008-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Method of comparative estimation of stability of bipolar resistors set to electrostatic charge
CN108398631B (en) * 2018-03-22 2020-10-30 中国电子产品可靠性与环境试验研究所((工业和信息化部电子第五研究所)(中国赛宝实验室)) Electrostatic discharge failure verification method
RU2786050C1 (en) * 2021-10-15 2022-12-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" Method for separation of integrated circuits by reliability

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2792841C1 (en) Method for comparative evaluation of the resistance of batches of integrated circuits to electrostatic discharge
US6674300B2 (en) Method for testing a semiconductor integrated circuit when a difference between two consecutive current exceeds a threshold value
RU2364880C1 (en) Method for presorting of cmos chips made on silicon-on-insulator structures, by resistance to radiation effect
RU2787306C1 (en) Method for comparative evaluation of the resistance of batches of integrated circuits to electrostatic discharge
RU2386975C1 (en) Method for comparative assessment of reliability of intergral circuits batches
CN116776194A (en) Insulator performance detection method, system, storage medium and electronic equipment
Chehab et al. i/sub DDT/test methodologies for very deep sub-micron CMOS circuits
Variyam Increasing the IDDQ test resolution using current prediction
US20090237088A1 (en) Method for inspecting insulation property of capacitor
RU2269790C1 (en) Method for selecting integration circuits of increased reliability
RU2538032C2 (en) Method for comparative assessment of reliability of batches of semiconductor articles
RU2490655C2 (en) Method for comparative assessment of semiconductor reliability
RU2381514C1 (en) Method of comparative assessment reliability of batches of semiconductor products
RU2258234C1 (en) Method of reliability separation of semiconductor devices
RU2317560C1 (en) Method of comparative estimation of stability of bipolar resistors set to electrostatic charge
RU2375719C1 (en) Method for radiation-induced determination of potentially unstable semiconductor products
RU2492494C2 (en) Method for comparative evaluation of reliability of batches of integrated circuits
RU2379698C1 (en) Method to sort solid-state devices by their resistance to electrostatic discharges
RU2786050C1 (en) Method for separation of integrated circuits by reliability
RU2290652C2 (en) Mode of separation integral schemes according to reliability
RU2226698C2 (en) Process of comparative evaluation of reliability of lots of transistors
RU2324194C1 (en) Method of integrated circuit division upon reliability criterion
RU2708815C1 (en) Method of obtaining group of electro-technical equipment, uniform in terms of radiation resistance
RU2204142C2 (en) Method of selective test of reliability of transistors in lot
RU2146827C1 (en) Quality control method for integral circuits