Спосіб виявлення дефектів у вивідних колах інтегральних схем

Способ обнаружения дефектов в выводных цепях интегральных схем, включающий разделение выводов на группы, подачу на Изобретение относится к области микроэлектроники и используется при диагностике дефектов интегральных схем (ИС) для обнаружения неустойчивых контактных соединений, обрывов выводов и нарушений контакта измерительного устройства при замере параметров ИС. Известен способ [1], по которому подают испытательные воздействия, регистрируют реакцию от объекта контроля на выводах (клеммах для подключения объекта контроля), Сравнивают полученные результаты с эталонными значениями, производят отбраковку, выбирают малое значение испытательного напряжения,-а в качестве информативного параметра принимают объект контроля испытательного напряжения, регистрацию величины тока на выводах объекта контроля, сравнение полученного результата со значением тока утечки и отбраковку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что величину испытательного напряжения выбирают из соотношения 0.1 U H >UM>(1+0,02K)UK где UH - номинальное напряжение, В; 11и - испытательное напряжение, В; UK - контактное напряжение, В; К - погрешность измерительной системы, %, а разделение выводов на группы производят по признаку соразмерности сопротивления выводных цепей объекта контроля, при этом отбраковывают интегральные схемы с током, меньшим тока утечки. величину токов утечки. Способ позволяет производить обнаружение дефектов в цепях при значениях испытательного напряжения, выбранных на начальной ветви вольтамперной характеристики (ВАХ) р-п переходов. Одними из самых ненадежных элементов выводных цепей ИС являются контактные соединения внутри ИС (контактная площадка кристалла проволока А! или Аи) либо извне к ИС (вывод ИС - внешний зонд или контактное устройство), что обуславливается наличием на контактах окисных пленок. Поэтому следует идентифицировать подобные дефекты иным способом, так как характеристики окисной пленки отличаются от ВАХ р-n переходов. С > О 11101 В качестве прототипа выбран способ [2] обнаружения дефектов в выводных цепях ИС, по которому производится разделение выводов на группы, подача испытательных воздействий, регистрация реакций объекта контроля на его выводах, сравнение полученного результата со значением тока утечки и отбраковка. Необходимость разработки иного способа обнаружения дефектов вызвана отсутс т в и е м к р и т е р и е в выбора величины испытательного напряжения, позволяющих избежать/1 робой окисных пленок, искажающий результаты контроля. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа обнаружения дефектов в выводных цепях интегральных схем, в котором величина испытательного напряжения обеспечивает повышение достоверности контроля за счет выявления ненадежных соединений, узлов и контактов, что позволяет повысить качество выпускаемых изделий. Поставленная задача решается тем, что в способе обнаружения дефектов в выводных цепях интегральных схем, заключающееся разделении выводов на группы, подаче испытательных воздействий, регистрации реакций объекта контроля на его выводах, сравнении полученного результата со значением тока утечки и отбраковки, согласно изобретению, величину испытательного напряжения выбирают из сботношения 0,1 UH £ U I >(1+0.02 K ) U K где: UH - номинальное напряжение (В); U M - испытательное напряжение (В); и* - контактное напряжение (В); К - погрешность измерительной систе 5 10 15 20 25 30 35 40 а разделение выводов на группы производят по признаку соразмерности сопротивления выводных цепей объекта контроля, при этом отбраковывают интегральные схемы, с током, меньшим тока утечки. 45 В токоведущих цепях кристалла и соединениях элементов конструкции, за счет флуктуации параметров технологических процессов изготовления ИС, загрязнений и т.п., может наблюдаться резко нелинейная 50 зависимость электропараметров: контактная площадка - вывод, проводящий слой полупроводник, между проводящими слоями различных уровней и т.д., приводящие к частичному или полному отсутствию контак- 55 та. Указанные дефекты приводят к снижению надежности изделий и отказам в эксплуатации. При проверке электропараметров дефектные (неустойчивые) соедине ния, узлы и контакты, в частности полученные термокомпрессионной сваркой, при общепринятых значениях испытательного напряжения, ведут себя как годные за счет микропробоя непроводящего слоя. В связи с этим при выборе нижней и верхней границ испытательного напряжения руководствовались следующим. Контактное напряжение, возникающее в граничнойобласти полупроводника за счет перераспределения зарядов, вызванного диффузией, определяет нижнюю границу испытательного напряжения. При напряжении меньшем контактного, р-n переход, по сути дела, остается закрытым. Поэтому UM min должно быть несколько больше, по крайней мере на величину разброса параметров (погрешности) измерительной системы, дважды искажающей результат. Первый раз - при определении значения контактного напряжения UK, а второй раз при отбраковке. Таким образом, после перевода 2 К из процентов в десятичную дробь: min = U O l 0 2 K) U K Верхняя граница величины испытательного напряжения получена экспериментально с л е д у ю щ и м о б р а з о м . При испытательном напряжении 0,05 UH, ИЗ прошедших отбраковку ИС, была выявлена группа приборов, у которых замеряемый ток был меньшим тока утечки. У отобранных ИС повторно в интервале 0,05 - 0,3 Он с шагом 0,1 В, замерялся ток потребления. При этом выяснилось, что при значениях испытательного напряжения больше 0,1 UH начинают появляться отдельные приборы, резко увеличивающие свою проводимость. Например, для ИС серии 564 номинальное напряжение составляет 15 В. При испытательном напряжении до 1,5 В ток, в зависимости от вывода составляет 3 - 5 мкА. Повышение напряжения более 1,5 В ведет к росту (сначала у одного, затем у большего количества приборов) тока, который увеличивается до 100 - 200 мкА. Началом появления п о д о б н ы х п р и б о р о в является напряжение 1,5 В, или 0,1 Он. Это объясняется тем, что при испытательном напряжен и и , более 0,1 UH происходит пробой окисной пленки в месте некачественного контакта. Разделение выводов проверяемой ИС на группы производится по признаку соразмерности сопротивления выводных цепей. В качестве критерия разделения выводов на группы выбрано сопротивление выводных цепей, потому что оно, индивидуально для каждого типа приборов, кроме того его величина в значительной степени отличается, 11101 в зависимости от назначения выводов (см. приводимую ниже таблицу). В качестве эталонного значения, используемого при отбраковке, используется величина тока утечки контролируемых цепей, как минимального тока, характеризующего их состояние. Значения замеряемого тока меньше тока утечки позволяют судить как о надежности контактного соединения, так и об отсутствии контакта в элементах ИС, либо отсутствии контакта измерительного зонда к контактным площадкам при замере на пластине. Ограничение режима проверки минимальным током при минимальном напряжений объясняется тем, что при задании тока известными способами, как правило с помощью генератора тока, происходит например следующее: для ИС с наличием дефектов в виде полного или частичного отсутствия контакта, генератор тока для обеспечения заданного режима тока повышает напряжение от нуля до величины, способной обеспечить контакт, тем самым не позволяя выявить и отбраковать дефекты, кроме того при этом существует вероятность повреждения (внесения новых дефектов) в исследуемую ИС, если не указать ограничения по току и напряжению. Пример: Для изделий серии 564, изготаеливаемых по р-карманной КМОП технологии с А! - металлизацией, SIO2 в качестве подзатворного диэлектрика со стабилизацией ФСС, производится замер сопротивления выводных цепей и расчет испытательного напряжения. Данные замеров приведены в таблице. 5 10 15 20 25 30 Замер производился относительно 7-го вывода. Как видно из приведенной таблицы, целесообразно выводные цепи разделить на следующие группы: 1. Вывода №№ 1,3,5,9, 11. 13. 2. Вывода I f l f 2. 4, 6, 8. 10, 12. SeSe 3. Вывод № 14. По ТУ на серию 564 погрешность измерительной системы принимается 10%, а номинальное напряжение - 15 В. Контактное напряжение для рассматриваемого изделия принималось как средневзвешенное значение достаточно представительного количества замеров. Для серии 564 оно составило 0,5 В. Таким образом, испытательное напряжение для этого изделия будет: 1,5 В > и и > 0 , 6 В При отбраковке на пластине, перед каждой проверкой на функционирование проводилось обнаружение дефектов по способу, при этом в каждой группе замерялся ток и сравнивался с током утечки. При наличии тока, меньшего эталонного, проверялось состояние контактирующего устройства и проводился, при необходимости, повторный замер. Приборы, с током меньшим эталонного, при обеспечении надежного контакта контактирующего устройства, отбраковывались. Технический результат достигается за счет повышения достоверности контроля ИС, путем отбраковки изделий имеющих ненадежный внутренний контакт. Способ по35 зволит исключить вероятность отбраковки годных приборов из-за неисправности контактирующего устройства. № № вывода Тип вывода Сопротивление цепи (Ом) 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 в. х вых. вх. вых. вх. вых. вых. вых. вых. 6353 4650 6353 4650 6353 4650 4650 6353 4650 6353 4650 6353 3386 12 13 14 в. х . вых. в. х пит. общ. 11101 Упорядник Замовлення 4047 Техред М.Моргентал Коректор О. Кравцова Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл м 8 відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101