電子設(shè)備可靠性工程報(bào)告

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電子設(shè)備牢靠性工程報(bào)告

班級(jí)：05091101班

學(xué)號(hào)：05091010號(hào)

姓名：楊永旺

電子設(shè)備牢靠性工程

使“澳星”發(fā)射失敗，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和政治影響。

〔2〕提高產(chǎn)品的牢靠性，能使產(chǎn)品總的費(fèi)用降低。要提高產(chǎn)品的牢靠性，首先要增加費(fèi)用，以選用較好的元部件，研制包括部分冗余功能部件的容錯(cuò)結(jié)構(gòu)以及進(jìn)行牢靠性設(shè)計(jì)、分析、試驗(yàn)，這些都需要經(jīng)費(fèi)。

〔3〕提高產(chǎn)品的牢靠性，可以減削停機(jī)時(shí)間，提高產(chǎn)品可用率，一臺(tái)設(shè)備可以頂幾臺(tái)設(shè)備的工作效率。

〔4〕對(duì)于企業(yè)來(lái)講，提高產(chǎn)品的牢靠性，可以改善企業(yè)信譽(yù)，加強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，擴(kuò)大產(chǎn)品銷(xiāo)路，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。

經(jīng)過(guò)四十多年的發(fā)

靠性評(píng)估已經(jīng)形成了完

系，整個(gè)體系包含制程

性和封裝牢靠性。制程

非常設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)對(duì)集成

的退化機(jī)理(Wearout

測(cè)試評(píng)估。例如，我們

道(ScribeLine)上的上

測(cè)試，對(duì)器件的牢靠性進(jìn)行評(píng)估。

產(chǎn)品牢靠性和封裝牢靠性是利用真實(shí)產(chǎn)品或非常設(shè)計(jì)的具有產(chǎn)品功能的TQV(TechnologyQualificationVehicle)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制程開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、封裝中的牢靠性進(jìn)行評(píng)估。

牢靠性定義中“規(guī)定的時(shí)間”即常說(shuō)的“壽命”。依據(jù)國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)，常用電子產(chǎn)品的壽命需要大于10年。顯著，我們不可能將一個(gè)產(chǎn)品放在正常條件下運(yùn)集成電路牢靠性介紹行10年再來(lái)判斷這個(gè)產(chǎn)品是否有牢靠性問(wèn)題。牢靠性評(píng)估采納“加速壽命測(cè)試”(AcceleratedLifeTest,ALT)。把樣品放在高電壓、大電流、高濕度、高溫、較大氣壓等條件下進(jìn)行測(cè)試，然后依據(jù)樣品的失效機(jī)理和模型來(lái)推算產(chǎn)品在正常條件下的壽命。通常的測(cè)試時(shí)間在幾秒到幾百小時(shí)之內(nèi)。所以精確評(píng)估集成產(chǎn)品的牢靠性，是牢靠性工一個(gè)最重要的任務(wù)。當(dāng)測(cè)試結(jié)果說(shuō)明某一產(chǎn)品不能滿(mǎn)意設(shè)定的牢靠性目標(biāo)，我們就要和產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制程開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品生產(chǎn)部門(mén)一起來(lái)改善產(chǎn)品的牢靠性，這也是牢靠性工的另一重要職責(zé)。當(dāng)產(chǎn)品生產(chǎn)中發(fā)生問(wèn)題時(shí)，對(duì)產(chǎn)品的牢靠性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是牢靠性工的第三個(gè)重要使命。為了達(dá)成這三項(xiàng)使命，我們需要完成以下6個(gè)詳細(xì)工作：

1〕討論理解產(chǎn)品失效機(jī)理和壽命推算模型；

2〕設(shè)計(jì)和優(yōu)化測(cè)試結(jié)構(gòu)；

展，集成電路的可整的、系統(tǒng)的體牢靠性、產(chǎn)品牢靠牢靠性評(píng)估采納電路中制程相關(guān)Mechanism)進(jìn)行運(yùn)用在芯片切割的測(cè)試結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行HCI(HotCarrierInjection)和NBTI(NegativeBiasTemperatureInstability)

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3〕開(kāi)發(fā)和選擇合適的測(cè)試設(shè)備、測(cè)試方法和程序；

4〕掌控牢靠相關(guān)的統(tǒng)計(jì)知識(shí)，合理選擇樣品數(shù)量和數(shù)據(jù)分析方法；

5〕深入了解制程參數(shù)和牢靠性之間的關(guān)系；

6〕掌控失效分析的基本知識(shí)，有效利用各種失效分析工具。

這6個(gè)方面的工作相互影響依靠。對(duì)失效機(jī)理和生產(chǎn)制程的理解是最基本的，只有理解，才能設(shè)計(jì)出比較合適的測(cè)試結(jié)構(gòu)，選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)試與數(shù)據(jù)分析方法，并采納合適的壽命推算模型，以做出精確的壽命評(píng)估。只有深入理解制程參數(shù)和失效機(jī)理之間的相互關(guān)系，才能有效地掌控方向、訂下重點(diǎn)、安排資源，來(lái)改善產(chǎn)品的牢靠性。

集成電路牢靠性面臨的挑戰(zhàn)

九十時(shí)代以來(lái)，集成電路技術(shù)得到了快速進(jìn)展，特征尺寸不斷縮小，集成度和性能不斷提高。為了減小成本，提高性能，集成電路技術(shù)中引入大量新材料、新工藝和新的器件結(jié)構(gòu)。這些進(jìn)展給集成電路牢靠性的保證和提高帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。

1)隨著特征尺寸的縮小，工藝中的一些關(guān)鍵材料已接近物理極限，其失效模型發(fā)生了轉(zhuǎn)變，這對(duì)測(cè)試方法以及壽命評(píng)估都帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。同時(shí)，一部分失效機(jī)理的牢靠性問(wèn)題變得特別嚴(yán)峻。例如NBTI報(bào)道于1966年，對(duì)較大尺寸的半導(dǎo)體器件，其對(duì)性能影響并不大；然而隨著器件尺寸的減小，加在柵極氧化層上的電場(chǎng)越來(lái)越高，工作溫度也相應(yīng)提高，器件對(duì)工作閥值電壓越來(lái)越敏感，NBTI已成為影響集成電路牢靠性的關(guān)鍵問(wèn)題。

2)新材料和新工藝的引入導(dǎo)致了新的牢靠性問(wèn)題。例如為了減小金屬互連對(duì)器件速度的延遲，低k和超低k介質(zhì)被引入到金屬互連制程中。由于其機(jī)械、電學(xué)和熱學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的二氧化硅材料，Vbd(BreakdownVoltage)和TDDB(TimeDependantDielectricBreakdown)壽命，以及由低k材料和高密度倒裝芯片封裝引起的新失效機(jī)理CPI(ChipPackageInteraction)已成集成電路牢靠性的制約因素。

3)尺寸的縮小和集成度的提高對(duì)牢靠性的測(cè)試帶來(lái)了挑戰(zhàn)。尺寸縮小導(dǎo)致對(duì)ESD〔ElectrostaticDischarge〕變得更加敏感。封裝測(cè)試中的ESD問(wèn)題會(huì)嚴(yán)峻影響牢靠性評(píng)估的勝利率和精確性。集成度的提高也使一些常規(guī)牢靠性評(píng)估因時(shí)間變長(zhǎng)而顯得特別困難。如4GFlash記憶體的傳統(tǒng)100K耐久性測(cè)試會(huì)超過(guò)2千小時(shí),嚴(yán)峻影響新制程牢靠性評(píng)估的實(shí)時(shí)完成。

結(jié)論：集成電路的快速進(jìn)展，給牢靠性保證帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。集成電路工要進(jìn)一步深入討論牢靠性物理和失效機(jī)理，加強(qiáng)牢靠性工程相關(guān)工作；同時(shí)也要和產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制程開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)部門(mén)緊密合作，以減削牢靠性對(duì)集成電路特征

電子設(shè)備牢靠性工程

尺寸進(jìn)一步縮小的制約，并保證產(chǎn)品保持足