半导体器件CETRM在线测量评价法及失效分析

摘要

随着科学技术和工艺水平的不断发展，半导体器件的可靠性和寿命不断提高。如何在较短时间内，对这些高可靠水平的器件进行评价，及时的提供相关的可靠性信息，就成为一个急需解决的问题。 电子元器件往往要在宇宙空间中运行的卫星、火箭等高温、高辐射的极端条件下使用，条件非常恶劣，超出了正常使用温度范围。并且，随着技术的进步，对电子器件所要求的可靠寿命也越来越长。这就使得研究器件高温特性和高温下的退化特性，从而保证器件在各种温度条件下正常工作具有重要意义。 针对恒定电应力温度斜坡法(可靠性试验中的线下法测量时时间相对较长的问题，提出CETRM在线测量的方法。在线法可以更精确的反映样品参数的动态退化，从而更快的得到试验结果。并利用器件失效敏感参数的温度特性和在序进应力下的退化特性，建立了相应的试验方案和数据处理方法。对试验所用的HP-VEE控制系统进行了详尽的介绍。通过线上试验得到了器件的高温特性和高温下的退化特性。试验数据证明了线上法的可行性。 通过对失效分析重要性及步骤以及常见的失效模式与失效机理进行了介绍，从失效物理的角度对线上法试验时效的3CG120晶体管进行了详尽的失效分析，同时对序进应力加速寿命试验所用的3DG130晶体管失效机理进行了详细的分析，并介绍了电迁徙的相关知识。针对两种晶体管的失效原因提出了相应的改进手段。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究背景和意义

1.1.1背景

1.1.2意义

1.2国内外研究概况

1.3研究内容

第2章线上法CETRM模型介绍

2.1线上法CETRM模型

2.1.1应力的加载

2.1.2敏感参数的确定

2.1.3计算模型的建立

2.1.4激活能的提取

2.1.5寿命的外推

2.2本章小结

第3章试验及结果处理

3.1试验

3.1.1温度应力控制系统

3.1.2电应力偏置系统

3.1.3加热平台与加载电路板连接

3.1.4 HP-VEE控制系统

3.2试验条件

3.3试验流程

3.4试验结果及分析

3.5验证试验

3.6本章小结

第4章失效分析简介

4.1电子元器件失效分析的重要性

4.2失效分析步骤

4.2.1开帽前的失效分析

4.2.2开帽

4.2.3开帽后的失效分析工作

4.3常见的失效模式与失效机理

4.3.1常见的失效模式

4.3.2主要的失效机理

4.4本章小结

第5章试验样品的失效分析

5.1样品3CG120失效分析

5.1.1 SiO2的结构和Na+离子在其中的迁移性质

5.1.2样品3CG120失效分析

5.1.3改进措施

5.2样品3DG130的试验结果

5.3电迁移相关理论

5.3.1金属化系统电迁徙失效原理

5.3.2电徙动失效过程的三个重要特性

5.4 3DG130样品失效分析

5.4.1扫描电子显微镜介绍

5.4.2 3DG130电学法测量结果

5.4.3失效分析结果

5.4.4改进措施

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

致谢