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　　隨著半導體集成電路制造技術的快速進步和發展，以硅基單片數字為標志的超大規模集成電路體積不斷縮減，電路結構以及制造工藝愈加繁雜。其可靠性受到工藝誤差以及相關因素的影響也開始加重。

 

　　可靠性工程必須運用當前的現代科學技術，對產品功能進行系統考量，運用專門性的技術手段，降低產品故障率，最終確保系統運行良好。在集成電路的晶圓級可靠性測試中，使用非常普遍的測試類別主要是熱載流注入測試、電遷移測試等等其他一些相關的測試項目。

 

 

　　在徹造集成電路的過程中，柵氧化層起到相當關鍵的作用，隨著不斷擴大的集成電路規模，其厚度也不斷增加，同時對著不斷減小的器件體積提厚度也在不斷減小。因為柵氧化層的關鍵地位，其可靠性問題也得到了極大的關注，在遇到的問題中較為常見的是柵氧化層的介質穿擊和缺陷密度等問題。針對柵氧化層開展的可靠性測試一般是在同一個時間結點以聯系介質為對象進行斜坡電壓測試和穿擊測試。

 

 

　　在可靠性測試中，斜坡電壓測試是把線性斜坡電壓添加到柵極上，直至電壓擊穿氧化層。不同于斜坡電壓測試，斜坡電流測試是在柵極上通過一定指數斜坡電流的添加，直至把氧化層擊穿。這兩種測試方法都是對柵氧化層缺陷密度進行測量的。

 

　　比如，在一般情況下，對斜坡電壓的測試，是在一定電壓標準范圍內開展的，如果電壓擊穿氧化層時的電壓比設定的電壓標準要小，就可以認為氧化層中具有缺陷，并進一步可以確認冊氧化層是無效的。在JESD35標準中，在Poisson分布基礎上的成品率公式可以計算得出相應的缺陷密度：Y=e-DoA，其中，成品率用Y來表示，也即是有效樣品與總測試樣品的比率，受測樣品面積用A表示，缺陷密度用Do表示。

 

　　對成本經過斜坡電流和電壓的大量測試之后，通過計算可以得出成品率數值，并利用測試樣本面積對缺陷密度進行計算。一旦缺陷密度與設置標準不符，就認定測試失敗。

 

 

　　時間相關介質擊穿也既為介質擊穿實驗。其測試步驟為：把比柵氧化層小的本征加到柵極之上，對然不能導致本征擊穿，但是氧化層在電應力的事假過程中有一定的缺陷出現，在這種情況下，擊穿現象會在一段時間之后出現。在評定集成電路可靠性測試的過程中，棚氧介質在相同時間下的擊穿是其主要限制因素，一般而言，氧化硅電場超限，由于過高的電流導致電荷累積反應才會造成擊穿現象的出現。

 

　　在目前，氧化層的擊穿主要分為兩個階段：構建磨損和擊穿。在構建磨損階段，在電應力運作之下的二氧化硅界面會不斷累積其中的缺陷，當量變引起質量時，有一些缺陷數會率先到達臨界值，進入擊穿階段，并基于電熱的雙重反應，迅速擊穿氧化層。所以棚氧化層擊穿測試的時間和周期是由第一個階段的持續時間決定的。

 

 

 

　　在集成電路可靠性測試內，晶圓級別檢測的主要作用是進行特載流子注入檢測。利用變焦費米能級與實際量進行熱載流子檢測。在集成電路構件內，利用過源電壓遺漏出現的載流子漏電極限，主要因為在較大電場強度遺漏四周，載流子流入較大電場范圍下，高能能量子就會轉到熱載流子。同時，利用電子的相互撞擊讓熱載流子產生的電子空穴使電力更深度的產生。

 

 

　　集成構建內，根據有關要求對熱載流子的數據處理方法與全部檢測階段進行了明確規定。例如：1.8V為MOS管的工作電壓，stress電壓區間在2--3V。通常狀況下分析，結合時間變化量數值將專項冪函數。通常情況下，熱載流子檢測后，需要根據預定的參數進行電性數值變化量計算，進而得出預定時間與參數。
 

 

　　金屬相互連線的電遷移情況通常都是按照集成規模的擴展速度不斷變化，其集成器件的體積不斷縮減，戶連線電流密度不斷提高，在電遷移的測試逐步開始占據了非常關鍵的地位。在物理現象中集成電路中的電遷移現象詳細的表達方式就是，集成電路的不同器件在實際生產和實驗的過程中，金屬之間的互連線中有的電流通過，其中金屬陽離子會根據導體的質量的進行電子的傳輸，這可以使得導體的某些空間出現空洞現象和小丘等不同的物理現象。

 

　　集成電路中的的電遷移現象在實際中天多數都是在“強電子風”的影響和作用下進行的，當電子從負極流向電源的正極的時候，會受到一定的能量碰撞，其中的金屬陽離子可以先正極不斷的移動，而負極則產生一些空的穴位，在這個過程中不斷地進行增加和積累，可以讓金屬形成短路，同時由于正極的金屬離子的累積作用而使得出現晶須現象，而且有非常天的概率使得周邊的金屬線發生短路的現象。

 

　　往往在電遷移的實驗和測試中我們常常讓樣品在不同的壓力和溫度條件下進行恒定的加速的物理測試實驗。這往往是加速過程中應力測試不應當更改器件的失效的機理，正常水平下不同應力條件下Lognormal的分布以及對數標準差是往往是相等的。

 

　　有了不同的應力條件下不同的樣品的使用年限數據，再根據Lognormal分布的估算方法和標準就可以得到同應力下的中位壽命，進而利用加速運動的物理模型就可以得到在正常情況下電遷移壽命分布的實際情況，然后得到不同的累積失效率情況下使用壽命的初步判斷。

 

　　總而言之，本文主要分析了半導體集成電路的晶圓級可靠性測試以及相關的數據處理手段，以期能夠更加促進半導體集成電路的技術突破。從我國目前半導體集成電路的發展來看，要加強其相關測試技術的基礎研討，構建滿足我國實際的可靠性保證流程，同時還應該構建和頒布相應的標準和要求，這對于提高我國集成電路產業的未來發展而言具有決定性的影響。

 

　　中科檢測除了能夠開展半導體集成電路可靠性測試的檢測服務之外，還提供潔凈度檢測、毒理檢測、光伏檢測等檢測服務，幫助合作伙伴在競爭中保持優勢。