(см., например, [8.30] и другие работы). Не менее информативно напряжение загиба ВАХ в прямом и обратном направлениях. Надо отметить, что указанные параметры часто бывают более информативными, если их измеряют при комнатной температуре, а не при максимально допустимой. Это можно объяснить тем, что при повышенной температуре степень неоднородности тока утечки, например, уменьшается, т. е. эффект усреднения затрудняет проявление локального увеличения тока в деградировавшей области. Кроме того, заслуживают внимания параметры цепи управления и для некоторых категорий РЭ тепловое сопротивление СПП.

Из менее распространенных обращаем внимание читателя на следующие параметры:

подхватывающий ток [2.10, 8.25, 8.66];

ток удержания [2.10, 8.25, 8.66];

коэффициент передачи при включении тиристора в транзисторном режиме [8.67];

низкочастотный шум [8.68].

Из физического смысла перечисленных параметров вытекает, что подхватывающий ток может быть информативен к процессам деградации, идущим вблизи управляющего электрода. Ток удержания должен отражать состояние структуры в области, где происходит выключение СПП (при естественной коммутации). Коэффициент передачи в транзисторном режиме также должен отражать состояние некоторой окрестности вблизи управляющего электрода. Наконец, низкочастотный шум является интегральным параметром, и потому его информативность связана с режимом его -измерения. Если использовать метод, приведенный в работе [8.68], то он отражает состояние окрестности управляющего электрода и, по-видимому, состояние поверхности СПП при очень низком приложенном напряжении. Для обоих последних параметров характерно, что аномально большой коэффициент передачи (шум) свидетельствует о ненадежности СПП со значительной вероятностью. Обратная ситуация, т. е. нормальный коэффициент передачи (шум), не дает уверенности в том, что СПП хороший.

Выявление информативных по отношению к надежности параметров можно осуществить методами теории распознавания образов. Краткое изложение и результаты, полученные с помощью этого метода применительно к СПП, изложены в обзоре [8.14]. В общем виде идея метода состоит в том, что измеряются все параметры, которые исследователь в состоянии померить, затем проводятся испытания на надежность, после чего с помощью ЭВМ по специально разработанным алгоритмам и программам ищут параметр или их комбинацию, которые позволяют прогнозировать отказы (в том же режиме)

по их начальным значениям. Применение этого метода позволяет достичь, абсолютного предела в ускорении испытаний на надежность-не проводить их совсем. Надо помнить, что при всяком изменении Конструкции или технологии необходимо вновь провести испытания и заново обработать все данные. Не следует думать, что это недостаток только данного метода. Какой бы информативный параметр мы ни взяли, будь то шум или ток утечки и т. п., всегда для определения степени его информативности необходимо провести испытания на надежность и сопоставить их результаты со значениями измеренного параметра. Конкретный пример применения методов теории распознавания образов и полученное с его помощью решающее правило приведены в. [8.14]. В [8.12] показано, что информативным параметром для оптронов типа ТО-10 при работе их в инверторном режиме является величина Utm- Приборы с С/гл<1,25В потенциально надежны, а с С/гл>1,25 В нет.

8.4. ВИДЫ И МЕХАНИЗМЫ ОТКАЗОВ СПП

Раздел теории надежности, посвященный изучению физико-химических процессов, ведущих к отказам изделий, принято называть физикой отказов. Важно понимать, что только это направление ведет к кардинальному повышению надежности СПП. В самом деле, только изучив механизм отказа (т. е. поняв и изучив причину возникновения какого-либо дефекта и процесс его эволюции до отказа), можно принять меры, предотвращающие его появление и развитие. К сожалению, изучение физики отказов в нашей стране сильно отстало от передового мирового уровня, а в области отечественного силового полупроводникового приборостроения оно и совсем находится в зачаточном состоянии. Это вызвано следующими обстоятельствами. Изучение физики отказов требует привлечения сложного и дорогостоящего оборудования (например, растровая электронная микроскопия, электронно-лучевое микрозондирование, оже-спектрометрия, вторично-ионная масс-спектроскопия, спектрометрия рассеянных ионов и др. [8.69]). В табл. 8.8 [8.70] приведены краткие сведения о старых и новых методах физики отказов.

Заметим, что в табл. 8.8 не вошли такие методы, как рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, сканирующая акустическая микроскопия, инфракрасная спектроскопия, жидкокристаллическая индикация и ряд других. , ," Вторым обстоятельством, которое следует иметь в виду, лвляется существенное различие между приборами силовой

Прилагательное «новый» относится к 1975 г.

Таблица 8.8. Краткие сведения о старых и новых методах анализа отказов

Задача

Старый метод

Новый метод

Преимущества нового метода

Анадиз изолирующей пленки между двумя металлами

Качественный анализ примесей в зависимости от глубины в поверхностных слоях полупроводникового материала Нёразрушающее удаление стекло-пасснвации

Селективное удаление кремния и его соединений из биполярных приборов

Отбраковка и исследование надежности биполярных транзисторов

Проверка тичиости

герме-

Ускоренные испытания приборов в пластмассовых корпусах .

Различные методы анализа поверхности (например, оже-спектроскопия)

Оже-спектроскопия, спектроскопия на основе вторичных ионов

Использование кислотных растворов

Мокрые химические методы

Отбраковка с помощью приложения обратного напряжения при высокой температуре (HTRB); высокотемпературное хранение

Пузырьковый метод для больщих течей, гелиевый те-чеискатель для малых течей Ускоренные испытания при повышенной температуре и влажности (RH)

Применение электронного микроскопа для химического анализа

Протонно-резо-нансное профилирование

Применение плазменного травления или низкотемпературное травление совместно с высокочастотным полем Плазменное травление

Применение избыточных шумов как индикаторов стабильности поверхности

Последовательность из трех испытаний с использованием крипто-на-85

Использование для ускорения только фактора влажности

Прямое измерение энергетических уровней; структурная информащ1я о молекулах и т. д. Неразрушающин метод; обеспечивает лучшее разрешение

Сухая процедура, не вносятся мокрые растворы

Сухая избирательная процедура; не вносятся мокрые растворы

Выбор надёжных транзисторов на основе корреляции с избыточным шумом • •

Более высокая надежность метода

Прямая связь с содержанием вйа-гн вйутри корпуса

электроники И микроэлектроники. Для рассматриваемого воп- роса важнейшим оказывается то, что в микроэлектронике все" процессы работы элементов сосредоточены на поверхности или в тонком слое вблизи нее, что и позволяет успешно применять такие методы, как растровая и просвечивающая микроскопия., ожё-микроскопия и т. д. Физика работы СПП охватывает несравненно более толстые слои, что многократно усложняет проблемы их физического исследования. Таким образом, из-за недостаточной разработанности исследований

• 389