УДК 621.382.2

ИСМАЙЛОВ К.А., ТАГАЕВ М.Б.,
СТАТОВ В.А.

НЕРАЗРУШАЮЩАЯ ДИАГНОСТИКА КОНСТРУКТИВНЫХ
ДЕФЕКТОВ И СТРУКТУРНЫХ НАРУШЕНИЙ В
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРАХ НА ОСНОВЕ
НЕСТАЦИОНАРНОЙ МИКРОПЛАЗМЕННОЙ
ХАРАКТЕРИОГРАФИИ

Каракалпакский госуниверситет им. Бердаха, Комплексный институт
естественных наук АН РУз
Нукус, Узбекистан

Основной
причиной
катастрофических
отказов
силовых
полупроводниковых приборов, работающих в условиях повышенных
эксплуатационных температур, являются скрытые технологические
дефекты, возникающие на различных этапах технологической цепочки.
Учитывая расширяющееся использование систем управления силовыми
электрическими
агрегатами
с
помощью
полупроводниковых
преобразователей, актуальной становится задача прогнозирования
безотказности корпусированных полупроводниковых приборов. Следует
отметить, что стандартные методики электрофизической диагностики,
применяемые службами технического контроля предприятий электронной
промышленности, ориентированы на отбраковку приборов с параметрами,
выходящими за пределами, определенные стандартами и нормалями и не
позволяют выявлять скрытые технологические дефекты.
Диагностика активной области с помощью исследования процессов
локализованного
лавинного
пробоя
выявляет,
прежде
всего
неоднородности токопрохождения, вызванные наличием различных
дефектов в активной зоне прибора; в то же время долговременную
надежность силовых полупроводниковых приборов определяют как
электрически
активные
дефекты,
находящиеся

в
области
пространственного заряда p-n перехода, так и структурные и
технологические дефекты полупроводниковой пластины и контактной
области.
Нами предлагается усовершенствованная методика микроплазменной
характериографии, предусматривающая исследование нестациарной
обратной вольтамперной характеристики на начальном участке области
лавинного пробоя. При этом варьируется длительность, время
запаздывания, начальное смещение и скорость развертки при
многократных измерениях, что позволяет управлять температурой

структуры, термоупругими напряжениями как на микроуровне (вследствие
локализации токопроохождения) так и в области контактов и теплоотвода,
зарядом ловушек на границе раздела полупроводник-диэлектрик
(пассивирующие и изолирующие слои, области фаски мезаструктур). Для
интерпретации полученных результатов используется самосогласованная
модель теплового поля, локализованного лавинного пробоя и
термоупругих напряжения в активной и приконтактной областях
полупроводниковой структуры. По расчетным значениям температурного
поля и экспериментальным зависимостям увеличения напряжения
"включения" индивидуальных микроплазм определяется матрица
расстояний между микроплазмами, которая может быть использована для
восстановления взаимного расположения областей лавинного пробоя,
ассоциированных с различными дефектами. Качественная классификация
дефектов, вызывающих лавинный пробой, проводится по сопротивлению
и разбросу напряжения включения МП. Увеличение продолжительности
измерительного цикла приводит к активации скрытых структурных
нарушений, в частности перемещению дислокаций, что выявляется по
изменениям в матрице муж микроплазменных расстояний. Таким образом,
предлагаемая методика может рассматриваться как неразрушающая
электрофизическая интроскопия корпусированных полупроводниковых
приборов.
Измерения проводятся на характериографе "Модуль", разработанном
в Институте физике полупроводников АН Украины.
Многократная фиксация параметров микроплазм одновременно с
электротермотренировкой тестируемого полупроводникового прибора в
измерительном цикле и распознавание сингулярностей и корреляций в
статистическом ансамбле параметров микроплазм на основе модельно-
ориентированного факторного анализа, а также с привлечением методики
главной компоненты позволяет в едином измерительном цикле получать
вероятностную оценку таких важных для дальнейшего функционирования
прибора параметров как наличие подвижных структурных нарушений,
микровключений и скоплений дефектов в активной области, а также такие
конструктивные дефекты как низкое качество теплоотвода и омических
контактов. Работа поддержана ГКНТ АН РУз.

Document Outline