基于測(cè)試結(jié)構(gòu)的CMOS工藝可靠性評(píng)價(jià)方法研究.pdf

1、可靠性是集成電路能否成為產(chǎn)品的關(guān)鍵，集成電路廠商在進(jìn)行集成電路設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)關(guān)注各種可靠性問(wèn)題。對(duì)集成電路可靠性影響最大的是集成電路的制造工藝，但是設(shè)計(jì)者通常無(wú)法獲取直接的工藝可靠性參數(shù)，因此探索一種間接的集成電路工藝可靠性評(píng)價(jià)方法很有必要。在集成電路的各種評(píng)價(jià)方法中，基于測(cè)試結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)方法使用測(cè)試結(jié)構(gòu)和測(cè)試芯片完成工藝可靠性的評(píng)估，可以在沒(méi)有直接工藝參數(shù)的情況下評(píng)價(jià)工藝的可靠性水平。本文首先以集成電路的可靠性為切入點(diǎn)，研究了四種主要的

2、CMOS集成電路可靠性問(wèn)題，分別是熱載流子注入、負(fù)偏置溫度不穩(wěn)定性、經(jīng)時(shí)擊穿和電遷移，描述了各種可靠性問(wèn)題的基本物理機(jī)理，并總結(jié)了各種可靠性問(wèn)題對(duì)集成電路的影響；然后，基于對(duì)這些可靠性問(wèn)題的研究，結(jié)合測(cè)試結(jié)構(gòu)的相關(guān)理論，提出了評(píng)價(jià)CMOS工藝可靠性的測(cè)試結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。測(cè)試結(jié)構(gòu)包括三大類(lèi)，分別是評(píng)價(jià)熱載流子注入和負(fù)偏置溫度不穩(wěn)定性的MOSFET，評(píng)價(jià)經(jīng)時(shí)擊穿的MOS電容和評(píng)價(jià)電遷移的金屬線(xiàn)。由于測(cè)試結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要遵循特定的設(shè)計(jì)規(guī)則，如果針

3、對(duì)每種工藝分別設(shè)計(jì)測(cè)試結(jié)構(gòu)，會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)效率低。為了提高測(cè)試結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效率，本文根據(jù)測(cè)試結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案開(kāi)發(fā)了一套基于Python語(yǔ)言的CMOS集成電路可靠性測(cè)試結(jié)構(gòu)圖形庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試結(jié)構(gòu)版圖的自動(dòng)生成。測(cè)試結(jié)構(gòu)圖形庫(kù)中包含各種測(cè)試結(jié)構(gòu)的參數(shù)化單元，可以根據(jù)用戶(hù)指定的參數(shù)自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的版圖。圖形庫(kù)的源代碼可以讀入不同工藝的設(shè)計(jì)規(guī)則，經(jīng)過(guò)編譯后自動(dòng)生成滿(mǎn)足各種工藝設(shè)計(jì)規(guī)則的測(cè)試結(jié)構(gòu)圖形庫(kù)。測(cè)試結(jié)構(gòu)圖形庫(kù)中還包含焊盤(pán)與連接線(xiàn)，大大增強(qiáng)了測(cè)試結(jié)構(gòu)的