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半導體集成電路可靠性測試的內容及數據處理方法的介紹

發布時間：2022-01-06 332

　　1.半導體集成電路的可靠性測試

　　1.1半導體的可靠性

　　當前，使用被動篩選的方式是我國國內檢驗半導體可靠性的重要方法，然而這種方法需要投入大量人力物力，利用原始的人工篩選方式將可靠性不達標的半導體篩選出來，效率極低。同時這種方法耗時長、成本高，最重要的是，這種方法無法從根本上提高半導體的可靠性。

　　因此，當前需要知道在什么條件下才能制作出可靠性能高的半導體，從而進一步避免半導體使用過程中發生失效。這就要求我們綜合考慮制作周期、制作工藝、制作條件對半導體可靠性能的影響，通過科學的數據分析對半導體進行設計。

　　1.2半導體集成電路工藝的可靠性

　　如果想最大限度的提高半導體集成電路的可靠性，采用的主要方法就是加強對制造工藝的研究，這個研究是可靠性測試提升的關鍵。在半導體集成電路可靠性測試的研究中，分析制造工藝能夠在哪些方面影響半導體集成電路可靠性的使用，保證可靠性測試的工藝是有在進行重要的監測與控制，構造集成電路產品可靠性測試的評價規范程序和方法，這些工作都是能夠保障半導體集成電路可靠性測試的研究。

　　因此，要保證產品實物的可靠性，就必須要保證生產工藝的可靠性。在研究評價制造工藝的可靠性中，半導體集成電路可靠性對產品的質量以及使用時間有著重要的影響，集成電路生產工藝的可靠性同樣重要，兩者共同點都是以高標準的制作工藝作為基礎，以此來保證半導體集成電路成品的可靠性。

　　2.注入熱載流的測試技術和處理數據方法

　　2.1注入熱載流子的測試

　　在評估半導體式集成電路可靠性測試中，在晶圓級別注入熱載流子的測試是一項重要內容，對熱載流子的測試主要利用的是實際能量和變焦費米能級。半導體式集成電路的器件中，源電壓遺漏之所以會出現載流子的漏電極限，主要因為在漏端周圍有高電場強度出現，一旦載流子進入強電場范圍中，高能的能量子就變成熱載流子，且電子在碰撞中熱載流子會發生新電子的空穴對，深化電離反應。

　　在熱載流子的數量增加時，能量也增多。在電離反應中，熱載流子開展測試要經過長時間的電應力，測量不同電性參數的具體數值。

　　2.2處理數據的方法

　　半導體式集成電路的元器件中，對測試熱載流子的過程、處理熱載流子數據的手段有標準化的規定。通常情況下，變化量的電性參數會隨著時間變化，并逐漸演變為冪函數關系，其表達式為Y(f) =Ctn.Y(t)可以表示隨時間變化，電性參數出現相應變化，其計算公式為：Y(t) =P(t) -P(0)/P(0)

　　式中：P(0）為參數原始數據；P(t）為t時刻電性參數發生的演變量。此外，選擇數字來表示記錄電性參數的時間間隔，比如10s、20s。在測試熱載流子中，半導體式集成電路的器件通過處理數據，獲取熱載流子的測試數據，公式為lnY(f) =nInt+lnC，針對所得計算出參數n和c的具體數值。

　　通常情況下，在做完熱載流子的試驗后，在對有關試驗數據進行整理的過程中，要依據預定參數的數值深入計算電性參數發生的變化量，一直到與預定的數值、時間相符。在熱載流子試驗中，不同的樣品所需要的試驗時間也有所不同，通過這些不同的時間能預先判斷測試熱載流子的使用周期和壽命。

　　熱載流子試驗中，一般采取的壽命模型公式為：ttarId=WH (IWB/Id)式中：H為擬合的線性參數；IWB為襯底電流；Id為漏電流；W為柵寬度。

　　3.測試柵氧化層的技術和處理數據的方法

　　3.1斜坡電壓的測試

　　斜坡電壓的測試主要是在柵極上添加線性的斜坡電壓，直到電壓將氧化層擊穿。與斜坡電壓的測試不同，斜坡電流的測試主要是將一定指數的斜坡電流添加到柵極上面，一直到擊穿養護層。斜坡電壓測試和斜坡電流測試都是測量柵氧化層在缺陷時，其密度情況。

　　通常斜坡電壓測試要在電壓的一定范圍中開展。如果氧化層被電壓擊穿，則電壓小于設定電壓，證明氧化層出現了缺陷，同時能確定柵養護層處于無效狀態。以 Poisso分布為前提的成品率公式能利用公式將相應缺陷密度計算出來，其中，Y為成品率，即有效樣品在總測試樣品中所占的比例；A為受測樣品的面積；Do為缺陷密度。

　　在利用電壓和斜坡電流大量測試過成本后，利用計算公式得到成品率，同時借測試樣本的面積計算缺陷密度。如果缺陷密度不符合設置標準，就代表測試失敗。

　　3.2介質擊穿實驗

　　介質擊穿就是時間有關的介質擊穿，其測試流程主要為：在柵極上加本征擊穿的場強，保證該場強比柵氧化層小，則不會出現本征擊穿。但因電應力施加中氧化層會出現缺陷，一段時間后會有擊穿現象出現。

　　在對集成電路可靠性測試進行評定時，主要限制因素是同樣時間下柵氧介質發生的擊穿。通常電流過高會造成電荷發生累積反應，氧化硅的電場超出限制，導致擊穿現象出現。

　　以上就是關于半導體集成電路可靠性測試及數據處理的方法介紹，希望對大家有所幫助。

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