Спосіб контролю мікросхем транзисторно-транзисторної логіки з діодами шотткі

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике в микроэлектронике и предназначено для отбраковки микросхем транзисторно-транзисторной логики с диодами Шоттки (ТТЛШ) по параметрам быстродействия на стадии проверки параметров на пластине. Непосредственная проверка динамических параметров на пластине не получила распространения из-за невозможности реализации условий проверки на многозондовых установках (большая длина соединительных жгутов). Задача отбраковки микросхем (кристаллов) по параметрам быстродействия актуальна, т.к. снижает трудоемкость и материалоемкость сборочных операций. Особенно важно уменьшить удельный расход золотосодержащих корпусов и резко сократить парк дорогостоящего контрольно-измерительного оборудования. Известен способ контроля ТТЛ интегральных схем (1), включающий измерение статических параметров при номинальном напряжении питания с последующим измерением статических параметров при напряжении 3,13,2В. После чего определяют разность значений статических параметров, измеренных при номинальном и пониженном напряжениях питания сравнивают с эталонным значением. При этом прогнозируют лишь поведение микросхем в рабочем диапазоне температур, измеряя их параметры при нормальной температуре. Наиболее близким по технической сущности является способ контроля динамических параметров интегральных микросхем после сборки в корпус, обычно применяемый в серийном производстве [2]. Недостатком указанного способа является повышенная трудоемкость, материалоемкость и необходимость большого парка дорогостоящего контрольно-измерительного оборудования. Задача изобретения - расширение функциональных возможностей существующего способа путем обеспечения возможности прогнозирования динамических параметров микросхем и отбраковки потенциально негодных микросхем при проверке на пластине. Поставленная задача решается тем, что кроме проверки статических параметров и функционирования, обычно контролируемых на пластине, согласно изобретению, контролируется ряд дополнительных статических параметров, характеризующих параметры быстродействия как-то: а) максимальная нагрузочная способность каждого вентиля при открытом состоянии выхода в режиме, когда в базу вы ходного транзистора втекает максимально-возможный ток; б) ток утечки закрытого выхода каждого вентиля при максимальном напряжении питания; в) напряжение открытого выхода каждого вентиля при токе нагрузки, равном нулю. В результате анализа забракованных по динамическим параметрам микросхем ТТЛШ выявлены основные причины, обуславливающие это т брак. Это недостаточный уровень коэффициента усиления отдельных транзисторных структур, повышенный ток утечки коллектор-эмиттер транзисторов, утечки диодов Шоттки, а также большое прямое падение напряжения на диоде Шоттки. Этот брак связан с локальной дефектностью, а следовательно, не всегда может быть выявлен при технологическом контроле в процессе производства. Для нахождения дефектных структур необходимо оценить параметры каждого вентиля, имеющегося на кристалле, не только на предмет соответствия общепринятым критериям (выходные уровни при заданных токах нагрузки, выполнение таблицы истинности, входные токи низкого и высокого уровней, токи потребления, ток короткого замыкания), но и дополнительно проверить: а) максимальную нагрузочную способность вентиля при максимально-возможном токе базы, которая характеризует время перехода микросхем из закрытого состояния в открытое при емкостном характере нагрузки; максимально возможный ток в базу выходного транзистора вентиля будет, если на вы ход вентиля буде т подключен источник напряжения, обеспечивающий отсечку части базового тока, которая протекает через диод Шоттки выходного транзистора в цепь его коллектора. Так, для серии KP 1531 величина подаваемого на выход напряжения выбрана равной 1 В. б) ток утечки закрытого выхода вентиля при выходном напряжении равном максимальному напряжению питания. Измеряемый параметр связан со временем перехода вентиля из открытого состояния в закрытое, т.к. при емкостном характере нагрузки часть выходного тока не будет при наличии утечки выхода заряжать выходную емкость. Кроме того, этот параметр существенно характеризует качество и надежность работы вентиля. в) напряжение открытого выхода вентиля при токе нагрузки, равном нулю. Параметр существенно характеризует время перехода вентиля из открытого состояния в закрытое, т.к. определяет степень насыщения выходного транзистора вентиля в наихудши х условиях. Исходя из получения требуемого быстродействия для микросхем серии КР 1531 были экспериментально установлены следующие критерии для реализации заявляемого способа: а) максимальная нагрузочная способность - 1 кт ³ 48 мА б) ток утечки вы хода Iо А при И вых = 5,5 В и Е п = 5,5 В - Іо А £ 20 мкА. в) напряжение открытого выхода при токе нагрузки равном нулю UOLxx ³ 0,1В. Для подтверждения правильности способа и установленных критериев была проведена разбраковка 8 партий микросхем серии KP 1531 по динамическим параметрам. Забракованные микросхемы были проверены по программам, включающим дополнительные параметры, и все были отбракованы, причем 79% забракований были подтверждены только с помощью параметра "максимальная нагрузочная способность". Из годных микросхем названных партий признано годными по предложенному способу 98% всех проверенных. Таким образом, предлагаемый способ контроля позволяет выявить потенциально негодные микросхемы ТТЛШ при проверке на пластине, что расширяет функциональные возможности существующего способа, путем обеспечения возможности прогнозирования динамических параметров.