К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 171
Текст из файла (страница 171)
5.4.28. Графика, юниестраруащае лереходлме орсвессм в ИС: а — нарастание тока коллектора при ступенчатом импульсе базы ?яй б - эадернка ?мспространенги сипмла а ИС; е - переходный пропссс при вюпочснли диода; г - переходный пронссс при перекмоченви диода, я, - заряд переключеии; Гэ - время задержки включения; Гй — длаэельноси переднего Фронта; ?с - эадерика выюпочениз; Гр - ярема илом,' Ге - ллигельность вмпульса; Гщ г - вРеме восстановления обРатного сопзотлвлеии ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИНТЕГРАЛБНЫХ МИКРОСХЕМ 551 ки 1 г ('к 5. ° .6. ООООВные мктоды нзмВгення НАРАметвов интвггьвьных мню.'осхем в импульсных Ряжжьгьх Рве. 5.4.29. Схема взмереавя иахеввииьииги юшуаьеиеги ююуюиеюи, времеви вивтивиииеввв ибуатииги сивретвиапии (а) и аремеав иеуаюаачеивг (ВВ НУ- взмеритезьлее устройство; Сь — ларизитнаи емкость; Си» - блохировочлия емкость; йи - совретиииеиие нагрузив Для определения угу до нескольких гигагерц можно использовюь установку дия измерения параметра )Ь21з! (Рис.
5.4.27), состоящую из стандартных приборов и узлов. Измеряемый транзистор с помощью держателя, входящего в комплект установки, включается в измерительный СВЧ-тракт. Зонд измерительной линии находится на расстоянии (2пь1 )л/4 (где х - длина волны) от точхи подключения внешнего вывода базы транзистора Направленный ответвитель, используемый для измерении сигнала, пропорционального входному току, размещен на выходе транзистора. Через промежутки ль/2 короткое замыкание трансформируется на вывод коллекгора измеряемого транзистора. Напряжение измеряется стандартным приемником ПИ. При калибровке установки для измерения в держатель вюпочается проходная секции и фиксируются уровни сигналов, подаваемых с зонда и направленного ответвкгеля.
Измерения проводятся при вюпоченни в держатель транзистора и подаче на него пнтюпи. При этом наблюдается уменьшение уровня высокочастотного тока на входе транзистора, а следовательно, и сигнала в канале зонда. Это напряжение восстанавливается до прюкнего значения соответствующим повышением уровня выходного оигнала генератора. Значение ~Ь21з~ определяется отношением сипшлов, поступающих с направленного ответинтеия в режимах измерения и калибровки.
' Статические параметры ИС в нмпульснъп режимах определяют ампинтуды токов и налрюкений, а динамические описывают переходные процессы, протекающие при включении и выключении прибора, например время нарастания снлм тока коллектора (Гф) при включении транзистора нли время перехода из состояния логической единицы в состояние логического нуля (рис. 5.4.28) нлн среднее время задержки сигнала Г в ИС и т.п.
Они могут служить параметрами их качества. Схема установки для измерения максимального импульсного напрюкензи и времени восстановления обратного сопротивления диода показана на рис. 5.4.29, а. Для измерения времени переюпочения диода можно использовать схему, показанную на рис. 5.4.29, б. При измерении параметров включения и вьвлючения транзисторов используют установки, схемы которых показаны на рис.
5.4.30. При включении транзистор переводится в открьпое состояние коротким импульсом базового тока При измерении параметров выключения транзистор открыт дия постоянного тока базы и запирается импульсом запирающего базового тока. В случае измерения времени рассасывания заряда отпирающий и запирающий импульсы подаются последовательно в базу.
Сопротивления Я1 и Д2 (рис. 5.4.30, а) в сумме образуют сопротивление нагрузки. Обычно 1(2 равно 50 или 75 Ом. При измерении параметров в импульсных режимах учитываются ларазнтные индуктивностн и емкости, возникающие в измерительной усшновке и цепи. Для поддержания постоянного напряжения импульса необходимо имен большую блохировочную емкость: где гх, (7х - соответственно сила тока и напРЯжение коллектоРа; Уи - вРемЯ нмпгльса. Прн измерении параметров в наносекундном диапазоне высокая блокировочная емкость и малая паразнтная индуктивность достигаются с помощью схемы, показанной на рис.
5.4.30, б, в которой коляекторная нюрузка заземлена, а к эмитгеру подюпочен источник постоянного напрюкения Ц,. Индуктивность в цепи коллектора не долина превышать 0,2гиЯ. В качестве измерительных устройств используются осциллографы с высокой скоростью записи н опециальные измерители времени. Глава 5.4.
ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЬ В МИКРОЭЛЕКТРОНИКЕ 553 Рве. 5.4.39. Схемы азнеувев'аюпвьвнст ааувтетуеа туавзвстеуеа вув заувиеуаетачеезлк вауввтуах юававса дватевьаестзв 1О ас (а), лвнтвваеетьв 1О - 100 ас 00 я ауевня "уаееаезвааяа" (е): НД - взмеувтезь времени; Сз„- вхедлаэ емкость юнеувтезя; С„- емкость мснюжа Форма импульсных сигналов малой длительности от ГИ очень отличается от идеальной и, следовательно, вносит большие погрешности в процесс измерения.
С целью ограниченнк этих погрешностей предусмотрено, что длительность фронта включающих импульсов должна быть в 10 раз меньше времени измерения параметров, а д1ппельносп запирающего импульса в 5 - 10 раз больше времени "рассасывания" в измеряемых транзисторах. При измерении "выюпочаютлих" параметров длительность фронта переюлочыощего импульса тока долкна быль в 5 - 10 раз меньше, а длительность насыщыо щего импульса в 10 раз больше измеряемого времени рассасывания. Выброс напряжения на фронте не должен превышать 5 % амплитуды импульса, которая определяется в середине его длительности.
Отсчет момента переюпочения проводится от середины фронта импульса. Необходимо, чтобы время установления переходного процесса в измерителе времени было в 5 раз меньше времени измерения параметра. Описанные варианты измерительных схем и нм подобные используются во многих типах автоматов илн полуавтоматов по разбраковке импульсных приборов в производстве и при испытаниях. В этих автоматах параметр качества устанюшивается равным границе разбраковки. Срабатывание порогового устройства свидетельствует о годности Контролируемого (нли испытуемого) прибора. Когда пороговое устройство не срабатывает, прибор ие удовлетворяет установленной норме разбраковки.
Обычно автоматы проиэводат класси- фнкацню по нескольким группам качества с выводом на печшь результатов измерения, по которым ьаикно построить птстотраммы распределения параметров. Для измерения параметров ИС, учитыввт нх функциональную сложность и высокую плотность элементов, примешшпоя, как правило, измерительные комплексы, совмещенные с ЭВМ (рис. 5.4.31). Комплекс состоит из установки контроля статических (УКС) параметров "Электрон УКС", установки контроля динамических (УКД) параметров "Элевхрон УКД", ЭВМ с устройствами ввода и вывода информации, в памяти которой закладываются программы контр отш ИС и самоконтроля комплекса. Из временной диатраммм (рис.
5.4.31, 5) видно, что при соответствующем подборе значений времени контакгнрования тк и времени контроля стэтичесснх тс и Динамических тл паРаметРов обшее вРемЯ из- мерения 6сонзу = (с+ тд На установке "Электрон УКС" измеряются статические параметры: силы токов, протекающих во входных и выходных цепях ИС, в зависимости от напряжений, прюкюкенных к ее выводам; напряженна на выходах и входах в зависимости от сил протекающих токов.
На установке "Электрон УКД" определяются динамические параметры: время задержки сигнала, длительности нарастания и спада импульса на выходе ИС; сигнал на выходе ИС в заданные моменты времени. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ СХЕМ 553 ррр Рве. 5.4зг. струлгпмаа еаема (а) в аремевваа лвюрамма (Р) абслуммвавма вамвлеаеа лвя вэмерммя вврамеграа ИС: ПУ1 - ПУ4- пульты упраааелма; НСм - инженерная станция; РМ1 - РМ4- рабочие момеигм П= г, (1 1и 5.4.7. ОснОВные методы намерения параменчгв эквивалентных схем 1= ~С.
л С = З,з. 1О-5У еРО 'р'(1 + (1к Описанный автоматический комплекс, управляемый от ЭВМ; используется, как правило, в серийном производстве ИС для распределения по качеству или р азор аковки "годен - не годен". После размещения программы в памяти ЭВМ выбираеюя один из режимов работы: разбраковка с выводом на печать номеров исходных ИС и параметров (тестов); измерения с выводом на печать номеров программы (тнп ИС), подключающего устройства (рабочего теста), теста, значения, полярности и размерности измеренного параметра.
Основными параметрами эквивалентных схем полупроводниковых приборов являются: емкости р-л-переходов МДП-структур, сопроппшения отдельных областей (слоев) и индуктнвности выводов. Данные о емкости полупроводниковых приборов (ПП) обычно интерпретируются в виде вольт-фаралных характерисппс (ВФх). В производстве и лабораториях для измерения емкостей обычно используюшя три метода: емкостно-омического делителя, моста н замещения в резонансном контуре. В первом методе емкость измеряется между выводами при подаче на них постоянного н переменного напряжения.
Емкость несимметричного р-л-перехода определжгся соот- ношением где о' — площадь р-л-перехода; е - относительная диэлектрическая постоянная полупроводника; Ро - концентрация основных носителей; С -обратное смещение; Ц~ - хонтактный потенциал. Метод емкостно-омического делителя реалгюуется на установке, схема которой показана на рис.
5.4.32, а. Измерения основаны на определении при О Я 1 К г„величины ще (à — амплитуда пилообразного нэлрюкения, подаваемого на вход; Пма - максимальное напряжения в импульсе; 1„- длительносп импульса; 1- текущее время. В случае зависимости емкости диода от напряжении при О б 1 б 1 сила тока Таким образом, форма кривой силы тока 1(г) описывает зависимость емкости от напряжения на экране осциллографа.
Преимуществами метода являются напгядность наблюдения и высокая производительносп измерений, недостатком - малая точность. Метод моста позволяет измерять емкость с большой точноопю, поэтому часто используется для измерений не только основных, но и ларазитных емкостей структур. Измерении проводятся на стандартной аппаратуре.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
