Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4 | Следующая страница реферата

Дефекты, связанные с расплавлением объемных участков кремния, не влияющие на выходные параметры изделия. Пример - пробой диффузионного резистора в месте соединения с алюминиевой дорожкой. Импульс разряда может проплавить дорожку из алюминия через диффузионный резистор.

Испытания на прочность

В отечественной практике устойчивость полупроводниковых устройств к воздействию разряда принято характеризовать опасным (критическим) потенциалом и допустимым потенциалом [1].

Опасный потенциал - это потенциал разряда, при котором происходит отказ изделия, т.е. выход параметров за нормы, указанные в технических условиях (ТУ). В зарубежной технической литературе данный параметр называется порогом чувствительности или напряжением повреждения.

Допустимый потенциал - это потенциал разряда, не превышающий половины опасного, причем он выбирается равным ближайшему из меньших значений: 10; 30; 100; 200; 500; 1000; 2000 В.

Искомые потенциалы находят в две стадии. На первой стадии определяется предварительное значение опасного потенциала. Для каждого типа изделия перед началом эксперимента находят наиболее уязвимое место и электрические параметры, его характеризующие. Перед началом работы измеряют основные электрические параметры, а также специфические для уязвимого места. Далее на испытуемый прибор воздействуют импульсами напряжения, и после каждого воздействия разряда снова проводят электрические измерения. Величина минимального потенциала воздействующего разряда и последовательность его увеличения для каждого типа изделия устанавливаются индивидуально. За опасный потенциал принимается такое значение, при котором у 50% выборки параметры выходят за нормы ТУ.

На второй стадии окончательное значение допустимого потенциала устанавливают после испытаний на надежность, в которых участвуют две партии изделий. Одна из партий перед испытанием подвергается воздействию предполагаемого допустимого потенциала, вторая является контрольной. После работы приборов при повышенной температуре в течение 100 ч сравнивается количество отказов в обеих партиях: число отказов в испытуемой партии не должно превышать число отказов контрольной.

Известно, что отрицательное влияние разряда в первую очередь сказывается на структурах типа металл-оксид-полупроводник (МОП) - устройствах, в которых “работают” носители одной полярности. Однако перечень изделий, особо чувствительных к воздействию разряда, не ограничивается указанными типами. Некоторые биполярные приборы также могут повреждаться разрядами. Например, по этой причине в цифровых ИС наблюдалась деградация входных диодов. Пороги чувствительности некоторых полупроводниковых приборов и ИС приведены в табл.4.

Большие разбросы по порогу чувствительности объясняются зависимостью последнего от размеров испытуемых элементов устройства, его конструкции и технологии изготовления, выбора параметров, характеризующих годность прибора, и от величин последних. Подобные испытания позволяют отбирать более надежные конструктивно-технологические решения. Так, при исследовании двух модификаций цифровых биполярных ИС транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) - с изоляцией р-n-переходом (серия 133) и оксидом (серия 106) - выяснилось, что схемы с диэлектрической изоляцией обладают большей стойкостью к разрядам (табл.5). Удается найти слабые места и в сложной радиоэлектронной аппаратуре. Остановимся на одном, близком всем, примере.

Почему ломаются видеомагнитофоны?

В процессе производства и эксплуатации бытовых видеомагнитофонов “Электроника ВМ-12” выяснилось, что одна из причин выхода их из строя - поломка блока “ТАЙМЕР” (Т) при воздействии разряда. При этом происходит сбой или погасание временного индикатора. Когда стали проверять установленные в блоке полупроводниковые устройства, обнаружились пробой переходов диодов, транзисторов и ИС, перегорание и испарение металлизации на кристалле, а также изменение электрических параметров. Встал вопрос, какой по величине потенциал приводит к параметрическим и катастрофическим отказам составляющих блока Т.

Блок Т выполнен на базе микроЭВМ (БИС типа КР1005ВИ1) и содержит еще 15 диодов, шесть транзисторов и одну гибридную ИС. Испытания осуществлялись по программе, включающей воздействие на каждое изделие блока Т пяти разрядов как положительной, так и отрицательной полярности при различных значениях напряжения (табл.6).

Потенциалы, при которых начинались заметные изменения вольтамперных характеристик (ВАХ), имеют значительно меньшие величины, чем потенциалы, приводящие к катастрофическим отказам приборов. Наиболее чувствительным к разряду элементом блока Т оказалась БИС типа КР1005ВИ1. Потенциалы статического заряда +500 В и -700 В относительно “земляного” вывода ИС способны приводить к существенному изменению ВАХ. Под действием разряда порядка 1000 В независимо от знака практически любой р-n-переход БИС может быть выведен из строя.

Рис. 6. Зависимость количества разрядных импульсов,  приводящих к катастрофическим отказам БИС типа КР1005ВИ1,  от напряжения разряда.

Анализ многократных воздействий разрядов показал (рис.6), что схема, случается, успешно выдерживает одно или несколько воздействий разрядов и отказывает при следующем воздействии. Таким образом, для ИС данного типа опасность представляет не только однократное действие больших потенциалов, но и многократное - низких.

Но не все компоненты блока Т столь нежны. На рис.7 показаны типичные ВАХ полупроводниковых изделий блока Т до и после воздействия разряда. Хотя характеристики элементов после воздействия отличаются от первоначальных, определилась группа устройств, наиболее устойчивых к воздействию ЭСР: стабилитроны Д814А, КС201Г, КС409А, диод КД522Б. Перечисленные приборы вывести из строя в процессе эксперимента не удалось вплоть до подачи потенциала величиной 12 кВ..

Рис. 7. Вольтамперные характеристики диода КД522Д (а) и БИС типа КР1005ВИ1 (б):

1 - до воздействия разряда; 2, 3 - после воздействия (кривая 3 соответствует более сильному воздействию).

Линии обороны

В принципе имеются три способа защиты полупроводниковых изделий от повреждения и помех при воздействии разрядов: вообще предупредить возникновение электростатического заряда, не допустить попадания заряда на устройства и увеличить стойкость аппаратуры и ее комплектующих к воздействию разряда [5].

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: бесплатные рефераты на тему, курсовик.



Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4 | Следующая страница реферата

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки