基于失效物理的集成電路失效率計(jì)算方法研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展與普及，集成電路的市場(chǎng)從過去要求高可靠性的軍事、太空領(lǐng)域，逐漸拓展到更廣闊的商用和民用市場(chǎng)?？煽啃苑抡媾c預(yù)測(cè)工具，成為加快開發(fā)進(jìn)度，幫助尋求產(chǎn)品性能與可靠性之間平衡的有力手段。傳統(tǒng)的“預(yù)計(jì)手冊(cè)”的方法，由于更新周期、使用范圍的一些限制，逐漸難以跟上行業(yè)發(fā)展的步伐。所以，以基于可靠性物理的預(yù)計(jì)方法逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法，成為一種趨勢(shì)。可靠性物理模型在失效率與失效分布的預(yù)計(jì)方面一直有所欠缺，本文試圖在這一方面做些嘗試。

2、r>　　本文對(duì)芯片級(jí)CMOS集成電路的四種失效機(jī)理(HCI、NBTI、TDDB與EM)的物理模型進(jìn)行了梳理。分別采用幸運(yùn)電子模型及HU模型，得到HCI壽命模型;采用反應(yīng)擴(kuò)散模型，得到NBTI的壽命模型;采用滲濾模型，直接得到了TDDB的失效分布模型;采用Black方程，得到了EM的壽命模型?；趬勖Ｐ?，通過蒙特卡羅方法及連續(xù)隨機(jī)變量非線性函數(shù)期望方差的近似求法兩種數(shù)學(xué)方法，對(duì)HCI、NBTI及EM三種集成電路的失效機(jī)理進(jìn)行Matlab

3、仿真，得到其失效分布。通過梳理滲流模型的推導(dǎo)過程，整理出TDDB的失效分布模型。幾種失效分布模型中的參數(shù)都來自于器件的特征參數(shù)與環(huán)境參數(shù)，這樣就建立了器件四種失效機(jī)理的失效分布與器件固有參數(shù)之間的聯(lián)系，使得基于失效物理的集成電路失效率預(yù)計(jì)變?yōu)榭赡?。集成電路由大量CMOS組成，且多種失效機(jī)理造成的器件失效相互無關(guān)。本文也探討了集成電路總的失效分布及常數(shù)失效率的計(jì)算。通過VB，將失效率的計(jì)算過程編制為一套計(jì)算程序，在輸入CMOS集成電路的特