Способ радиационной отбраковки диодов Шоттки

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ РАДИАЦИОННОЙ ОТБРАКОВКИ ДИОДОВ ШОТТКИ(71) Заявитель Государственное научнопроизводственное объединение Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению(72) Авторы Марченко Игорь Георгиевич Коршунов Федор Петрович(73) Патентообладатель Государственное научно-производственное объединение Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению(57) Способ радиационной отбраковки диодов Шоттки, при котором измеряют величину пробивного напряжения упомянутых диодов, осуществляют их гамма-облучение дозами от 2,58102 до 5,16102 Кл/кг, одновременно пропуская через диоды прямой ток, величина которого составляет от 1 до 5 максимального прямого тока диодов, измеряют величину пробивного напряжения у облученных диодов и осуществляют их отбраковку по изменению этой величины. Изобретение относится к полупроводниковой электронике, а более конкретно к методам испытаний и контроля качества полупроводниковых приборов на основе кремния, и предназначено для отбраковки диодов с барьером Шоттки с минимальным по контролируемой партии уровнем радиационной стойкости. Считается 1, что любая представительная (контролируемая) выборка при выпуске полупроводниковых приборов состоит из трех различных по надежности групп группа,характеризуемая интенсивностью отказов, т.е. надежностью, точно соответствующей требованиям ТУ на приборы данного типа группа более надежная и группа приборов, менее надежная по сравнению с требованиями ТУ. Известен 2 способ отбраковки потенциально ненадежных силовых кремниевых диодов, при котором осуществляют низкоинтенсивное радиационное и термическое воздействие на упомянутые диоды с обеспечением активации поверхностных дефектов в -переходах диодных структур, измеряют обратный ток диодов до и после воздействия и отбраковывают их при выходе упомянутого параметра за пределы допустимых значений,отличающийся тем, что отбраковку осуществляют после проведения при упомянутом ра 18058 1 2014.04.30 диационном воздействии термоциклирования в диапазоне температур от - 75 до 185 С в течение от 30 до 40 мин. Известен 3 способ ускоренной отбраковки полупроводниковых приборов с повышенной чувствительностью параметров к дестабилизирующим воздействиям, который включает воздействие электронного облучения на прибор при комнатной температуре и обратном смещении на приборе, последующий отжиг при температуре от 200 до 250 С в процессе повторного облучения при интенсивности облучения от 11010 до 51010 см-2 с-1,измерение обратного тока прибора до и после воздействия и отбраковку приборов на основе изменений этого параметра. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ 4 ускоренной отбраковки полупроводниковых приборов с повышенной чувствительностью параметров к дестабилизирующим воздействиям. В основе способа лежит использование малых доз гамма- или электронного облучения для активации скрытых дефектов. Недостатком способа является достаточно низкая информативность и эффективность отбраковки. Задача изобретения - повышение эффективности и достоверности отбраковки за счет реализации оптимальных условий радиационной обработки для активации поверхностных дефектов кристалла полупроводника. Способ радиационной отбраковки диодов Шоттки, включает низкоинтенсивное радиационное воздействие на упомянутые диоды, измерение электрического параметра диодов до и после воздействия и их отбраковку по изменению этого параметра. Новым, по мнению авторов, является то, что осуществляют гамма-облучение дозами от 2,5810-2 до 5,1610-2 Кд/кг, одновременно пропуская через диоды прямой ток, величина которого составляет от 1 до 5 максимального прямого тока диода, измеряют величину пробивного напряжения у облученных диодов и осуществляют их отбраковку по изменению этой величины. Сущность способа состоит в следующем. Диоды Шоттки облучают при комнатной температуре малыми (относительно уровня легирования исходного полупроводника) дозами гамма-облучения при пропускании через диоды прямого тока, величина которого составляет от 1 до 5 максимального прямого среднего тока, а отбраковку осуществляют по изменению пробивного напряжения диодов. Такая радиационная обработка не приводит к значительному дефектообразованию в объеме полупроводника, а лишь стимулирует протекание эффектов на поверхности приборных структур, тем самым повышая достоверность выявления приборов со скрытыми производственными дефектами, которые при обычных тестирующих испытаниях себя не проявляют. Поверхностные эффекты в переходах обусловлены возникновением поверхностных состояний в результате нарушения кристаллической решетки на границе выхода перехода из полупроводника и накопления вблизи него неподвижных зарядов. Поверхностные состояния приводят к увеличению скорости рекомбинации носителей, а заряды - к образованию поверхностных каналов проводимости и появлению токов утечки. Поверхностные эффекты усиливаются при наличии электрического смещения. Даже при современных методах создания приборных структур, в которых защитные покрытия поверхности весьма совершенны, в них происходят процессы генерации и перемещения зарядов. Анализ источников этих зарядов применительно к кремниевым структурам показывает, что при воздействии ионизирующего излучения происходит увеличение скорости накопления поверхностных зарядов и изменение соответствующих параметров испытуемых структур. Причины нестабильности зарядов в приповерхностных областях полупроводниковой структуры связаны с активацией собственных и примесных дефектов под воздействием облучения (принимая во внимание технологические дефекты,неизбежно возникающие в процессе производства приборов). В заявляемом изобретении 2 18058 1 2014.04.30 используются малые уровни облучения, которые не вносят дополнительных структурных нарушений в полупроводник, поэтому вклад объемной составляющей в изменение пробивного напряжения в этом случае можно не учитывать. Поэтому изменение обратного тока в облученных образцах связано с накоплением зарядов и появлением токов утечки,дающих приращение обратного тока испытуемого прибора. Пример конкретного выполнения. Использовались кремниевые эпитаксиально-планарные диоды с барьером Шоттки типа КД 2970 А в количестве 100 штук. Контроль параметров у предварительно отобранных приборов показал, что все диоды имеют значения параметров прямой и обратной ветви вольт-амперной характеристики, гарантированных заводом-изготовителем. Для отбраковки использовалось гамма-излучение от изотопа 60. Облучение проводилось при комнатной температуре. Время облучения составляло от 20 до 30 мин. Из 100 диодов было отбраковано 7 приборов с аномальной чувствительностью к ионизирующему излучению. Норма на допустимое относительное изменение обратного тока была установлена методом отбрасывания резко выделяющихся значений параметров. При отбраковке по способу прототипа из 50 диодов было отбраковано 2 прибора. Как показали оценки 4, при гамма-облучении диодов Шоттки при пропускании прямого тока скорость изменения пробивного напряжения примерно на два порядка выше,чем при воздействии только повышенной температуры, обычно используемой при термоэлектротренировке. Источники информации 1. Горлов М.И., Емельянов В.А., Ануфриев Д.Л. Технологические отбраковочные и диагностические испытания полупроводниковых изделий. - Минск Бел. наука, 2006. 367 с. 2. Патент 13130, 2010. 3. Патент 11849, 2009. 4. Ведерников В.В. и др. Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. Вып. 7 (142). - 1980. - С. 124-127. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3