Методы и средства контроля и улучшения качества многосегментных PIN-фотодиодов с охранным кольцом

• Автор: Куроедов, Александр Вениаминович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

ГЛАВА I. Проблемы контроля надежности и контроля фотоприемников на основе кремния

1.1. Фотоприемники видимого, Ж и УФ спектра

1.2. Вопросы надежности, испытаний на надежность в нормальном и форсированном режимах, основные виды дефектов, выявляемых

при испытаниях

1.3 Анализ отказов полупроводниковых приборов и ИМС

Выводы
ГЛАВА II. Разработка экспресс-методов контроля и повышения надежности многосегментных РШ-фотодиодов с охранным кольцом

2.1. Элементы технологии и конструкции

2.2. Разработка методов диагностики путем проведения испытаний

НА БЕЗОТКАЗНОСТЬ В НОМИНАЛЬНОМ И ФОРСИРОВАННОМ РЕЖИМАХ

2.3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ МНОГОСЕГМЕНТНЫХ РШ-ФОТОДИОДОВ С ОХРАННЫМ КОЛЬЦОМ ПО ИНТЕГРАЛЬНЫМ И ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ [51-55]
2.3.1. Анализ ВАХ «идеальных» ФД
2.3.2. Диагностика «неидеальных» ФД по интегральным и дифференциальным параметрам ВАХ [51, 52, 54, 56]
2.3.2.1. Экспериментальные результаты
2.3.2.2. Обсуждение экспериментальных результатов
2.3.3. Радиационно-термические способы повышения надежности РШ-фотодиодов с охранным кольцом [59]
Выводы
ГЛАВА III. Исследование фотоэлектрических дефектов и неоднородности р-п- и РШ-фотодиодных структур с помощью сканирующего лазерного зонда
3.1. Установка и методика контроля крупномасштабных неоднородностей фотодиодных структур с помощью лазерного сканирующего зонда
3.2. Установка и методика контроля микронеоднородностей
ФОТОДИОДНЫХ СТРУКТУР С ПОМОЩЬЮ ЛАЗЕРНОГО ЗОНДА
3.2.1. Назначение и область применения установки
3.2.2. Технические данные
3.2.3. Состав контрольно-измерительной системы
3.2.4. Методика оценки однородности и локальных дефектов
3.2.5. Фототок в р-п-переходе, освещаемом параллельно плоскости перехода слабо поглощаемым светом
3.3. Результаты исследований дефектов и однородности р+-и- и РГКфотодиодных структур
Выводы
ГЛАВА IV. Рентгеновские топографические и дифрактометрические исследования дефектов структуры РШ-фотодиодов типа ФДК-146 и ФУЛ-113 с охранным кольцом
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Основные технологические операции изготовления многосегментных РШ-ФД с охранным кольцом типа ФДК-141, ФДК-146, ФУЛ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Результаты измерения темнового тока сегментов и колец до, во время и после проведения в форсированном режиме испытаний партии четырехсегментных РШ-фотодиодов с охранным кольцом типа ФДК-141 и ФДК
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Результаты измерения темнового тока сегментов и колец до, во время и после проведения в форсированном режиме испытаний партии четырехсегментных РШ-фотодиодов с охранным кольцом типа ФДК-141 и ФДК
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Расчет параметров компенсированных слоев, образующихся при изготовлении фотодиодов на высокоомном материале

Данная работа посвящена исследованию физико-химических основ деградации многосегментных Р1Ы-фотодиодов (ФД) с охранным кольцом, разработке экспресс-методов контроля и отбраковки потенциально ненадежных приборов и разработке конструктивно-технологических и радиационно-термических способов повышения надежности.
За рубежом с целью отбраковки потенциально ненадежных полупроводниковых приборов (ПП) и интегральных микросхем (ИМС) применяют различные виды испытаний, наиболее эффективными из которых, по-видимому, являются предусмотренные стандартом М1Ь-8ТО-750 для ПП и М1Ь-8ТТ)-883 для ИМС. Они включают визуальный контроль структуры перед герметизацией, выдержку при повышенной температуре, тепловые удары, термоциклирование, механические удары, центрофугирование, проверку на герметичность, измерение электрических параметров при крайних значениях температуры, термоэлектротренировку и контроль внешнего вида готовых изделий.
Выдержка при высокой температуре позволяет выявить проколы в слое окисла и дефекты, связанные с ионной нестабильностью окисла. Тепловые и механические удары, а также постоянное ускорение позволяют устранить приборы с негерметичными корпусами, с ненадежными контактами. Испытания на воздействие линейного ускорения (центрифугирование) имеет смысл для проверки электроразводки, изготовленной из сравнительно «тяжелой» золотой проволоки, т.к. усилия, возникающие при центрифугировании в алюминиевой проволоке и соединениях, очень малы. Испытания на тепловой удар вместе с тем могут привести к выявлению скрытых дефектов.
Методы термоэлектротренировки ПП и ИМС широко применяются как на заводах-изготовителях элементной базы, так и у конструкторов и разработчиков электронной аппаратуры.
С целью ускорения испытаний их часто производят при повышен-

1. Прямые ВАХ неидеальных ФД первой группы имели повышенный разброс тока сегментов и близкие значения токов сегментов и колец до напряжения 0,3 В (рис. 2.6). Показатель т = 3,2-4,2 в интервале напряжений 0,2-0,5 В.
Рис. 2.6. Прямые ВАХ неидеальных ФД первого типа. 1, 2, 3,4 - токи сегментов, К - ток кольца
Рис. 2.7. Фактор неидеальности гп ФД первого типа.
1,2, 3,4 - т сегментов, К - ш кольца
Обратные токи сегментов имели повышенные значения (рис. 2.8).