半導(dǎo)體集成電路可靠性測試及數(shù)據(jù)處理.pdf

1、可靠性是研究產(chǎn)品使用壽命的的一門新興學(xué)科，作為產(chǎn)品質(zhì)量的重要屬性，產(chǎn)品可靠性愈來愈受到人們的重視。隨著新的材料與工藝的應(yīng)用，半導(dǎo)體集成電路的線寬進(jìn)一步減小、集成度進(jìn)一步提高，對集成電路可靠性的要求也不斷提高。近年來，中國的集成電路制造產(chǎn)業(yè)迅速崛起，對國內(nèi)集成電路可靠性的研究提供了良好的環(huán)境。本文正是在這種背景下研究了半導(dǎo)體集成電路的晶圓級可靠性測試及數(shù)據(jù)處理方法。 半導(dǎo)體集成電路的晶圓級可靠性的主要測試項目包括MOS器件的熱載流

2、子注入測試、柵氧化層完整性測試以及余屬互連線的電遷移測試。有效的測試與可靠的數(shù)據(jù)分析是可靠性測試成功的關(guān)鍵。注意到熱載流子測試的主要時間是在電應(yīng)力加壓階段，我們提出了“并行加壓、串行量測”的方法以解決MOS器件熱載流子測試時間過長問題。而運用帶“保險絲”的測試結(jié)構(gòu)，我們可以有效的防止柵氧化層測試過程中，在柵氧擊穿時瞬間大電流造成測試結(jié)構(gòu)會屬連線燒毀的問題。針對JEDEC標(biāo)準(zhǔn)給出的兩種計算電遷移測試中參數(shù)估計的方法，我們討論并澄清了這兩種

3、計算方法的差異，并給出了基于T50的更好的計算方法。雙應(yīng)力加速測試常常被運用在晶圓級可靠性加速壽命試驗中，我們以電遷移雙應(yīng)力加速測試為研究對象，討論如何進(jìn)行適當(dāng)?shù)膶嶒灄l件組合，達(dá)到較好的參數(shù)及正常應(yīng)力下的壽命估計。最小二乘估計被廣泛的應(yīng)用于試驗數(shù)據(jù)的擬合，我們以熱載流子的測試數(shù)據(jù)分析為例討論了最小二乘擬合中不同的擬合方式造成數(shù)據(jù)外推的偏差問題，并基于最小二乘法的基本假設(shè)，建議根據(jù)變量的誤差特性選擇恰當(dāng)?shù)臄M合方式。 壽命分布的參數(shù)

4、估計是基本的可靠性數(shù)據(jù)處理方法，我們回顧并討論了可靠性壽命分布參數(shù)估計的各種常用方法。最佳線性無偏估計以次序統(tǒng)計量理論以及高斯-馬爾可夫定理為出發(fā)點，是一種高精度且有效的可靠性壽命分布參數(shù)估計方法。然而，它只能應(yīng)用于樣本總數(shù)比較小的場合并且不能應(yīng)用手I型截尾數(shù)據(jù)。極大似然估計法是另一種具有良好性質(zhì)的參數(shù)估計方法。我們通過對各種參數(shù)估計方法的比較，發(fā)現(xiàn)極大似然估計與最佳線性無偏估計之間存在近乎完美的相關(guān)半導(dǎo)體集成電路可靠性測試及數(shù)據(jù)處理

5、 性。因此我們認(rèn)為，可以在一定條件下選擇使用極大似然估計取代最佳線性無偏估計進(jìn)行可靠性參數(shù)估計。 阻礙極大似然估計法進(jìn)一步推廣的一個重要原因是極大似然估計法通常沒有解析解，需要使用計算機(jī)迭代的方法進(jìn)行數(shù)值求解，一般需要使用專業(yè)的統(tǒng)計軟件．或者使用者必須具備較強的編程能力。MicrosoftExcel軟件簡單易用并且有著廣泛的使用基礎(chǔ)，我們在MicrosoftExcel中成功的實現(xiàn)了可靠性壽命分布參數(shù)的極大似然估計，對于極大