Скрининг на технологични тестове
М. Горлов, Л. Ануфриев, А. Строгонов
Надеждността на IC по време на работа се характеризира с кривата на зависимостта от степента на отказ? от време на време (фиг. 1). Тази крива показва ли относително висока стойност? по време на ранните повреди (период на натоварване), относително ниска и постоянна стойност през периода на експлоатация и нарастваща интензивност по време на периода на износване (след около 25-30 години нормална експлоатация). Ранните откази се случват по правило поради конструктивни и технологични недостатъци. При нормални работни условия този период продължава до 1000 часа или приблизително шест седмици. Краят на тази фаза се обозначава с изравняването на кривата на честотата на отказите. Процентът на отказите по време на периода на въвеждане има тенденция да намалява с подобряването на дизайна и технологията [2].
В момента две области на повишаване на надеждността на произведените интегрални схеми се считат за общоприети:
Най-ефективният метод за подобряване на качеството и надеждността на произведените интегрални схеми е първият.
Тъй като са възможни повреди дори при добре усвоено производство, често срещан начин за подобряване на качеството и надеждността на произведените партиди IC (а не специфични вериги) е извършването на тестове за отхвърляне по време на окончателната проверка на тези партиди в производствения завод.
Смята се, че няма случайни откази на IC, всеки отказ има причина и е следствие от прилагането на някакъв товар. "Слабите" IS, оставащи неоткрити до началото на операцията, могат да доведат до неуспех на REE. За да бъдат тестовете за отхвърляне ефективни, трябва да знаете какви натоварвания и как да ускорите появата на откази. Опитът от използването на IS в CEA показва, че въвеждането на тестове за отхвърляне значително увеличава средното ниво на тяхната надеждност (фиг. 2).
Таблица 1 [2,4] показва възможностите на някои видове от тестовете за отхвърляне. Много различни присъщи слабости водят до едни и същи механизми на повреда, много от едни и същи механизми на повреда се ускоряват от различни товари и много различни механизми на повреда от едни и същи товари. По-специално, излагането на интегрални схеми на повишени температури и термични цикли ускорява много механизми на повреда. Повишените температури ускоряват химичните реакции, които водят до корозия на алуминий върху кристал, стареене, влошаване на изолацията, напукване на пластмаси, увеличаване на токовете на изтичане и др.
Термоциклите (редуващи се нагряване и охлаждане) също имат ускоряващ ефект и са добри при откриването на малки течове в корпуса. Влагата по време на термични цикли прониква в незапечатани обеми и причинява увеличаване на токовете на утечка и корозия на метализацията. По време на термичните цикли се откриват и структурни напрежения, които са склонни към напукване. Тестовете за термично циклиране могат да се считат за ускорени, необходимо е само да се избере правилният температурен диапазон и скоростта на нагряване. В повечето случаи термичните цикли са нормалният режим на работа на ИС в оборудването, тъй като те са свързани с външната температура и нагряването на оборудването [5]. В допълнение към термичното и термичното циклиране се използват механични тестове с постоянен или променлив товар, които могат да разкрият дефекти в монтажа на кристала, вътрешните заварени съединения, корпуса и външните проводници.
Общите технически (OTU) и техническите условия (TU) обикновено показват състава на задължителните тестове за отхвърляне, техните режими и последователност. Като правило фабриките - производители на интегрални схеми разширяват обхвата на тези тестове в началния период на серийното производство. Но тъй като се събират статистически данни за причините за неизправности на продуктите както в производствения процес, така и тези, получени от потребителите, и въз основа на резултатите от анализа се предприемат конструктивни и технологични мерки за отстраняване на причините за преобладаващите откази, т.е. управляемостта и стабилността на технологичния процес се увеличава, производителят може да намали времето за провеждане на отделни тестове, да промени режима им или напълно да отмени определени видове тестове за отхвърляне, с изключение на тези, посочени като задължителни в OTU и/или TU.