Диагностические методы оценки надежности интегральных схем с использованием шумовых параметров

• Автор: Смирнов, Дмитрий Юрьевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Общая характеристика работы

Глава 1. СОБСТВЕННЫЕ ШУМЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИЗДЕЛИЙ

1.1. Виды шумов

1.2. Физические модели возникновения низкочастотных шумов

1.3. Шумы полупроводниковых изделий

1.3.1. Шумы интегральных резисторов

1.3.2. Шумы интегральных диодов

1.3.3. Шумы биполярных транзисторов

1.3.4. Шумы МДП транзисторов

1.3.5. Влияние конструктивно-технологических факторов на уровень НЧ шума

1.3.6. Влияние внешних дестабилизирующих факторов на значение НЧ шума ИС

1.4. Возможности НЧ шума как прогнозирующего параметра
надежности полупроводниковых изделий
Выводы к главе
Глава 2. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ НИЗКОЧАСТОТНОГО ШУМА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИЗДЕЛИЙ И ИХ РЕАЛИЗАЦИЯ
2.1. Установка для измерения низкочастотного шума
2.2. Устройство для измерения коэффициента у
2.3. Устройство для разбраковки полупроводниковых изделий по ампер- шумовым характеристикам
2.4. Установка для имитации воздействия электростатических разрядов
Выводы к главе

Глава 3. СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНО НЕНАДЕЖНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ ПО ПАРАМЕТРАМ НИЗКОЧАСТОТНОГО
ШУМА
ЗЛ. Разделение аналоговых ИС по надежности с использованием
НЧ шума
3.2 . Разделение цифровых ИС по надежности с использованием НЧ шума
3.3. Разделение ИС по надежности с использованием НЧ шума и термоциклирования
3.4. Использование коэффициента а для диагностики ППИ
Выводы к главе
Глава 4. ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ НАДЕЖНОСТИ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ШУМОВ И ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ
4.1. Разделение аналоговых ИС по надежности с использованием
НЧ шума и ЭСР
4.2. Разделение цифровых ИС по надежности с использованием
НЧ шума и ЭСР
Выводы к главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Общая характеристика работы
Актуальность темы Совершенствование современных электронных устройств, содержащих сотни интегральных схем (ИС), невозможно без увеличения их надежности. К качеству и надежности ИС предъявляются очень высокие требования независимо от того, в какой радиоэлектронной аппаратуре (РЭА) они будут применены: для комплектации ракет, авиационных объектов, атомных электростанций или сотовой связи и бытовой техники. Подсчитано, что при доле дефектности партий ИС в пределах 0,01%, то есть одна дефектная схема на 10000 или 100 дефектных на 1 млн. схем, процент отказов печатных плат, на которых смонтировано по 100 ИС, составит 1%. При дефектности партий ИС в пределах одного процента выход годных печатных плат составит 63,4%, то есть процент дефектных плат будет равен 36,6 [1]. По этой причине среди множества проблем современной полупроводниковой электроники особое место занимает проблема качества и надежности выпускаемых изделий. На производстве в странах с развитой электронной промышленностью (США, Япония и др.) затрачиваются огромные средства на обеспечение повышенного качества и надежности готовых изделий [2].
Современные технологические процессы изготовления ИС очень сложны. Анализ процессов показывает, что они проводятся при температурах, изменяющихся в диапазоне от -100°С (криогенное травление) до -Ы100“С (окисление, диффузия, отжиг после ионной имплантации и др.), при давлении от атмосферного до 10'7 мм рт.ст. Столь широкие диапазоны вызваны необходимостью проведения с исходными материалами различных физических и химических процессов для получения необходимых технических характеристик ИС [3]. Известно, что на ряде технологических операциях возникают внутренние механические напряжения, изменяется структура и подвижность внутренних микродефектов, а также образуются макродефекты, наличие которых резко ухудшает надежностные характеристики ИС [1].

Спектральная плотность шума при облучении также возрастает, причем в исходных характеристиках п-канальных транзисторов на частоте 100Гц заметен небольшой перегиб, исчезающий после облучения дозой 6 крад. В п-канальных транзисторах, имевших до облучения монотонную зависимость, при данной дозе возникает максимум на частоте 1кГц, сохраняющийся при облучении. В р-канальных транзисторах максимум на той же частоте наблюдается после дозы ЮкРад. Наблюдаемые экспериментальные зависимости спектральной плотности от дозы облучения приведены на рис. 1.29 и 1.30 для п - и р - канальных транзисторных структур соответственно.
Рис 1.29. Зависимость спектральной плотности шума от частоты для п-канальных МДП-транзисторов после облучения [58] на примере трех
транзисторов