Файл: Курносов, А. И. Технология производства полупроводниковых приборов учеб. пособие.pdf

Далее строят графики интегрального распределения парамет­ ров испытанных приборов. По оси ординат откладывают, напри­

раметра не выше, чем заданное.

По полученным точкам, координаты которых находят указан­ ным способом, строят кривую интегрального распределения. При соответствующем выборе масштаба график интегрального рас­ пределения можно представить в виде прямой линии, как на рис. 12.21.

Аналогичным образом строят графики интегрального распре­ деления по другим параметрам приборов.

Результаты испытаний часто анализируют путем построения графиков корреляционных полей точек (рис. 12.22). Корреляцион-

ные поля представляют собой координатные плоскости, у которых ордината каждой точки соответствует начальному значению како­ го-либо параметра (например, обратного тока), а абсцисса каж­ дой точки соответствует значению этого же параметра после про­ ведения испытаний. Если масштабы по обеим осям одинаковы, то приборы, не изменившие свои параметры в процессе испытаний, будут соответствовать точкам, расположенным на прямой, прохо­ дящей через начало координат под углом 45° к координатным осям. Эту прямую линию называют линией стабильности. Если точки на координатной плоскости отклоняются от линии стабиль­ ности, это означает, что параметры приборов при испытании изме­ нились. Причем точки, лежащие выше линии стабильности, свиде­ тельствуют об увеличении параметра после испытания, а точки, лежащие ниже этой линии,— о его уменьшении. Корреляционные поля точек обычно строят на определенный промежуток времени, в течение которого проводят испытания. Построив несколько гра­ фиков корреляционных полей точек для различных промежутков

365

времени (например, на 100, 200, 500, 1000, 10 000 ч) на прозрачной бумаге и наложив их один на другой, получают наглядное пред­ ставление дрейфа параметров приборов в процессе испытаний.

1

§ 12.5. Методы неразрушающего контроля качества приборов

Л\етоды неразрушающего контроля качества приборов дают возможность обнаруживать скрытые дефекты, которые могут не оказывать существенного влияния на основные электрические па­ раметры при обычных испытаниях, но являются потенциально опасными при длительной эксплуатации приборов. Кроме того, эти методы позволяют проводить контроль готовой продукции и оце­ нивать всю совокупность предыдущих технологических операций.

Рентгеноскопический метод используют для контроля качества различных виутрикорпусных соединений и правильного расположе-

Рис. 12.23. Схема рентгеноскопического метода контро­ ля качества приборов

ния отдельных элементов прибора в непрозрачном корпусе. Метод заключается в просвечивании приборов рентгеновскими лучами и получении изображения на фотопленке или телевизионном экра­ не. Простейшая схема этого метода приведена на рис. 12.23. Поток рентгеновских лучей от трубки 1 проходит через просвечиваемый объект 2 и попадает на фотопленку 3 или на передающую телеви­ зионную трубку 4. На экране 5 воспроизводится объект 6, который является увеличенным изображением объекта 2. Разрешающая способность данного метода не превышает 30 линий на миллиметр. Для выявления дефектов объект просвечивают в трех взаимно перпендикулярных плоскостях; установку исследуемого прибора в нужное положение переводят с помощью дистанционного уст­ ройства.

Термографический метод применяют для измерения темпера­ туры отдельных участков полупроводниковых приборов как до сборки, так и после сборки. В качестве термочувствительного ма­ териала используют суспензию порошкообразного люминофора, которую наносят на поверхность исследуемого образца. Люмино­ фор под действием ультрафиолетового света при изменении тем­

365

ГЛАВА ТРИНАДЦАТАЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ

§ 13.1. Классификация

Интегральные схемы — это микроминиатюрные функциональ­ ные узлы электронной аппаратуры, элементы которых (активные,

.пассивные и соединительные) имеют общую герметичную обо­ лочку.

Вмикроэлектронике определились различные направления мик­ роминиатюризации: уплотненный монтаж, сварные модули, микро­ модули, интегральные схемы различных типов. Основными кри­ териями оценки каждого из этих направлений являются уменьше­ ние габаритов, увеличение надежности,' снижение трудоемкости технологических операций изготовления.

Все элементы и готовые схемы обычно получают наименования на основе методов их изготовления, физических принципов работы

испособов коммутации отдельных элементов.

Винтегральной электронике наибольшее распространение по­ лучили тонкопленочные, гибридные, полупроводниковые и совме­ щенные схемы.

Тонкопленочные схемы изготавливают путем нанесения тонких металлических, диэлектрических и полупроводниковых пленок в соответствующей последовательности на изоляционную подлож­ ку для создания активных и пассивных элементов. Основным ме­ тодом изготовления таких схем является метод конденсации мате­ риалов в вакууме, который позволяет получать сложные много­ слойные структуры в одном технологическом процессе. К преиму­ ществам тонкопленочной технологии относится возможность ее полной автоматизации, а к недостаткам — нестабильность пленоч­ ных активных элементов схемы.

Гибридные схемы представляют собой тонкопленочные схемы, состоящие из пассивных элементов, с присоединенными к ним ак­ тивными элементами различного назначения (транзисторы, диоды, варикапы, стабилитроны и пр.). Особенности гибридных схем со­ стоят в том, что можно успешно сочетать преимущества пленоч­ ной технологии изготовления пассивных элементов с высокими электрическими свойствами дискретных полупроводниковых струк­ тур.

Полупроводниковые схемы отличаются тем, что пассивные и активные элементы изготавливают в едином объеме монокри­ сталла полупроводника.

-368

Соединения между отдельными активными элементами осу­ ществляют как внутри объема полупроводникового кристалла, так

ина его поверхности. Основное .преимущество этих схем — созда­ ние сложного комплекса высококачественных активных компонен­ тов. К недостаткам следует отнести наличие внутри объема между активными элементами большого числа паразитных связей, кото­ рые снижают электрические характеристики схем.

Однако полупроводниковыесхемы наиболее перспективны, так как обладают высокой надежностью.

Совмещенные схемы выполняют путем комбинирования двух технологических процессов: изготовления полупроводниковых схем

ипленочных пассивных элементов. В совмещенных схемах пассив­ ные элементы создают методом конденсации в вакууме на поверх­ ности изоляционного слоя, покрывающего монолитную полупровод­ никовую структуру с активными элементами. Этот метод позволя­ ет изготавливать схемы с более широким диапазоном электриче­ ских параметров и выдерживать более строгие допуски на них.

Интегральные схемы по функциональным признакам можно объединить в семь основных групп:

1)схемы с непосредственными связями;

2)схемы с резисторно-емкостными связями;

3)резисторно-транзисторные схемы;

4)диодно-транзисторные схемы;

5)транзисторно-транзисторные схемы;

6)схемы с объединенными эмиттерами; токовые переключа­

тели;

7)диодные матрицы.

Схемы с непосредственными связями (рис. 13.1, а) отличаются простотой и состоят из однотипных активных элементов. Иногда для уменьшения влияния разброса входных характёристик транзи­ сторов в цепь базы каждого транзистора включают сопротивление величиной в несколько сотен ом. Схемы с непосредственной связью между активными элементами используют при изготовлении раз­ личных логических схем, однако широкого распространения они не нашли.

Схемы с резисторно-емкостными связями (рис. 13.1,6)— это схемы с 7?С-связями между отдельными каскадами интегральной схемы. Схема этой группы представляет собой базовый полупро­ водниковый кристалл с резисторами, диодами и транзисторами, соединенными между собой различными видами металлизации. Обычно эти схемы используют в системах с тактовой частотой, не превышающей 300 кгц. Они потребляют сравнительно малую мощность — порядка 2—4 мет. Особенностью этой группы является минимальное количество используемых резисторов и конденсато­ ров с небольшими номиналами, что позволяет уменьшить требо­ вания жесткости допусков на параметры активных элементов схемы, особенно к транзисторам. Однако применение RC-связей между каскадами существенно ограничивает быстродействие этих схем. На основе схем с RC-связямя изготавливают триггеры,