- •Оглавление
- •Глава 1 ОСНОВЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ КАЧЕСТВА И НАДЕЖНОСТИ
- •1.1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
- •1.2 ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
- •1.3 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ИЗДЕЛИЯМ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
- •1.4 КРИТЕРИИ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ
- •1.5 ЗАВИСИМОСТИ МЕЖДУ ОСНОВНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ НАДЕЖНОСТИ
- •1.6 ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО НАДЕЖНОСТИ
- •Глава 2 ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ НА ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •2.1 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ
- •2.2 ПРОГРАММНЫЕ ДОКУМЕНТЫ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ
- •2.2.1 Типовая структура и содержание программы обеспечения надежности космического аппарата
- •2.2.2 Основные нормативные требования к составу и содержанию КПЭО КА
- •2.3 АНАЛИЗЫ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ, БОРТОВЫХ СИСТЕМ И КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
- •2.3.1 Функциональный анализ
- •2.3.2 Анализ (расчет) надежности
- •2.3.2.2. Методы нормирования показателей надежности по составным частям космического аппарата
- •2.3.2.3.Методы анализа и оценки показателей надежности на соответствие нормативным значениям (расчетные, расчетно-экспериментальные методы)
- •2.3.2.5 Надежность КА при хранении
- •2.3.3 Анализ видов, последствий и критичности отказов
- •2.3.3 Анализ электрических и тепловых нагрузок на комплектующие и мер по облегчению нагрузок для комплектующих.
- •2.3.4 Анализ худшего случая.
- •2.3.5 Анализ обеспечения требуемого ресурса и сохраняемости.
- •2.3.6 Перечень и программа контроля критичных элементов
- •Глава 3 СТРУКТУРА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОТРАБОТКИ БОРТОВЫХ СИСТЕМ И БОРТОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
- •Глава 4 ОБЩЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБ ОТКАЗАХ ИЗДЕЛИЙ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
- •4.1 ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОТКАЗОВ
- •4.2 МЕХАНИЗМЫ ВНЕЗАПНЫХ И ПОСТЕПЕННЫХ ОТКАЗОВ
- •4.3 СТРУКТУРНЫЕ ДЕФЕКТЫ КОМПОНЕНТОВ БИС
- •4.4 ОБЩИЕ ДЕФЕКТЫ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
- •4.5 ДЕФЕКТЫ В КРЕМНИЕВОЙ ПОДЛОЖКЕ
- •4.5.1 Механизм образования "отрицательных нитевидных кристаллов".
- •4.5.2 Растворение кремния алюминием
- •4.6 ДЕФЕКТЫ ПЛЕНОК ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ
- •4.7 ДЕФЕКТЫ СТРУКТУРЫ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛОЕВ
- •4.7.1 Локализованные дефекты структуры и состава диэлектрических слоев
- •4.7.2 Химические и физические нелокализованные дефекты
- •Глава 5 ОТБРАКОВОЧНЫЕ ИСПЫТАНИЯ – СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ПАРТИЙ ИЗДЕЛИЙ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
- •5.1 СОСТАВ ОТБРАКОВОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ
- •5.2 ТРЕНИРОВКА
- •5.3 ЭЛЕКТРОТРЕНИРОВКА
- •5.4 ЭЛЕКТРОТЕРМОТРЕНИРОВКА
- •5.5 ТЕРМОТРЕНИРОВКА
- •5.6 ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ТРЕНИРОВОК
- •Глава 6 МОДЕЛЬ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВУЮЩИХ ФАКТОРОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОРАДИОИЗДЕЛИЙ, ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ В КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТАХ ДЛИТЕЛЬНОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
- •6.5.1 Излучения естественных радиационных поясов Земли
- •6.5.2 Воздействие одиночных частиц
- •Глава 7 МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ АППАРАТУРЫ КА ИЗДЕЛИЯМИ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ НЕОБХОДИМОГО УРОВНЯ КАЧЕСТВА И НАДЕЖНОСТИ
- •Глава 8 ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ НА ИЗДЕЛИЯ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
- •Глава 9 НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА МИКРОСХЕМ
- •9.1.1 Обзор систем формирования рентгеновского изображения
- •9.1.2 Неразрушающее формирование трехмерного изображения
- •9.1.3 Практическое использование рентгеновских инспекционных установок в лабораториях анализа отказов
- •Влияние облучения на образец
- •9.2.1 Сравнение РЭМ и оптического микроскопа
- •9.2.2 Электронная оптика
- •Зарядка образца
- •Скорость сканирования и качество изображения
- •Краткое описание
- •Глава 10 МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
- •Глава 11 РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИЗДЕЛИЙ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ФАКТОРОВ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА
- •11.1.1 Метод прогнозирования работоспособности ЭРИ к воздействию электрических и тепловых нагрузок в КА негерметичного исполнения
- •11.1.2 Определение допустимого коэффициента электрической нагрузки ИС в КА негерметичного исполнения
- •11.1.3 Справочник конструктора по применению изделий микроэлектроники в КА негерметичного исполнения длительного функционирования
- •11.2.1 Причины разбросов показателей радиационной стойкости ЭРИ от образца к образцу
- •11.2.2 Экспериментальные данные разброса радиационной стойкости ЭРИ
- •11.2.3 Обоснование номенклатуры критически важных ЭРИ определяющих радиационные характеристики бортовой аппаратуры КА
- •11.2.4 Обеспечение радиационной стойкости критически стойких ЭРИ
- •11.2.5 Влияние идеологии проведения ВК, ОИ и ДНК на уровень радиационной стойкости ЭРИ, устанавливаемых в аппаратуру
- •11.3.1 Разработка подхода к оценке работоспособности ЭРИ в условиях комплексного воздействия ФКП
319
11.2.1Причины разбросов показателей радиационной стойкости ЭРИ от образца к образцу
Любая ИС включает в себя три компонента: полупроводник (моноили поликристалл), диэлектрик, металл.
Во всех реальных кристаллических твердых телах имеются в большем или меньшем количестве элементарные дефекты кристаллической структуры, оказывающие влияние, нередко решающее, на макроскопические свойства и состояние твердых тел. Такими дефектами являются:
¾Точечные дефекты – вакансии, спаренные вакансии, межузельные атомы и др.
¾Одномерные (линейные) дефекты – дислокации, т. е. искажения структуры кристаллической решетки.
¾Двухмерные (поверхностные) дефекты – границы зерен и двойников, дефекты упаковки и др.
¾Трехмерные (объемные) дефекты – пустоты, включения и т. д.
Все дефекты кристаллической структуры в кремнии можно разделить на
две большие группы: ростовые, возникающие на стадии роста слитка и на стадии наращивания эпитаксиального слоя на пластины, и технологически вносимые, которые, в свою очередь, подразделяются на:
-первичные дефекты, появляющиеся при механической обработке кристалла за счет хрупкого разрушения и пластической деформации;
-вторичные дефекты, возникающие на ростовых и первичных дефектах при высокотемпературных технологических процессах в результате воздействия внешних и внутренних напряжений [104].
Как следует из изложенного, разбросы электрических параметров ЭРИ следуют из процесса производства и зависят от огромного количества факторов. Качество готовых ИС контролируют на заводах-изготовителях с целью проверки их соответствия требованиям стандартов и ТУ. При этом качество ИС оценивают по результатам измерения значений совокупности технических параметровкритериев годности, регламентированных ТУ. Причем для повышения качества изготавливаемых ИС проводятся отбраковочные испытания. Они служат для от-
320
браковки ИС со скрытыми дефектами. Для конкретных типов ИС эффективность отбраковки зависит от того, какие дефекты являются основными. Так как заранее неизвестны дефекты в данной партии ИС, то в программу отбраковочных испытаний включают, как правило, несколько видов воздействий [105]. В каче-
стве примера на рис.90 ÷ 95 приведены гистограммы и графики для сопротивления открытого ключа ИС 1127КН6, измеренные в различных электрических режимах.
Кол-во замеров
90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
-0.28 |
-0.27 |
-0.26 |
-0.25 |
-0.24 |
-0.23 |
-0.22 |
R, кОм |
-0.29 |
Рис. 90 Гистограмма распределения сопротивления открытого ключа Rотк. 1127КН6 (партия 99 дата изг. 02.04 кол-во 86 шт.) при Ucc=±8.1 B; Uсм= – 7 В
|
|
|
|
|
|
321 |
|
|
|
|
-R,0.22кОм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0.23 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0.24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0.25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0.26 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0.27 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0.280 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
Шт. |
Рис. 91 График сопротивления открытого ключа Rотк. 1127КН6 (партия 99 дата изг. |
||||||||||
02.04 кол-во 86 шт.) при Ucc=±8.1 B; Uсм= – 7 В |
|
|
|
|
90
80
70
60
50
40
30
20
10
R,кОм
0 |
0.23 |
0.24 |
0.25 |
0.26 |
0.27 |
|
Рис. 92 Гистограмма распределения сопротивления открытого ключа Rотк. 1127КН6 (партия 99 дата изг. 02.04 кол-во 86 шт.) при Ucc=±8.1 B; Uсм= 7 В
R, кОм
|
|
|
|
|
322 |
|
|
|
|
0.27 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.265 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.26 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.255 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.245 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.235 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.23 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.2250 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
Шт. |
90 |
Рис. 93 График распределения сопротивления открытого ключа Rотк. 1127КН6 (партия
99 дата изг. 02.04 кол-во 86 шт.) при Ucc=±8.1 B; Uсм= 7 В
Кол-во замеров
90
80
70
60
50
40
30
R,кОм
Рис. 94 Гистограмма распределения сопротивления открытого ключа Rотк. 1127КН6 (партия 99 дата изг. 02.04 кол-во 86 шт.) при Ucc=±8.1 B; Uсм= 0 В