马少亮
西安西岳电子技术有限公司 陕西西安 710119
摘要：半导体集成电路工艺误差及其相关因素直接影响着其自身的可靠性。因此，为了有效的提高半导体集成电路工艺的可靠性，降低产品成本，相关技术人员应该针对半导体集成电路进行可靠性测试，并合理的选择数据处理方法。基于此，本文对半导体集成电路可靠性测试和数据处理进行了深入的研究，以供相关的工作人员参考借鉴。
关键词：半导体集成电路；可靠性测试；数据处理
1半导体集成电路的可靠性测试的相关概述
1.1半导体的可靠性
在研究半导体式集成电路的行业中，我国主要利用被动筛选的方式检测产品的可靠性。然而，这种方法的成本高、周期长，也无法根本性的提高半导体集成电路可靠性。因此，要深入探讨和分析半导体集成电路的应用条件，探讨不同环境中集成电路器件失效、性能退化而出现的物理反应和诱发应力，以出现的诱发应力与物理反应参数对集成电路产品的可靠性进行设计。在对半导体集成电路进行研究的过程中，要综合考虑优化和加固封装、线路和版图，保证器件寿命期限内电参数持续保持正常。
1.2半导体集成电路工艺的可靠性
在研究集成电路产品的可靠性中，要分析制造技术会如何影响到半导体式集成电路使用的可靠性，对保证可靠性的工艺流程进行着重控制与监测，构建评价集成电路产品制作工艺可靠性的规范化程序和有效方法，这些程序与有效方法能够促进对半导体式集成电路可靠性的研究。
在评价和控制工艺可靠性的研究中，基本出发点是保证工艺的可靠性，从而保障产品的可靠性。在研究工艺中，要依据不同的失效原理设计测试微电子可靠性的结构，并组织实施加速试验，得到失效机理下产品的有关参数和信息，在测试微电子的结构中构建可靠性测试与设备可靠性之间的联系，保证工艺具有较高的可靠性。在工艺可靠性探索中，可以有效控制载体中生产集成电路的流程，借助我国生产集成电路已有生产线，以此为基础研究恰当的评价方法和控制集成电路可靠性的方法，以圆片级和封装级的LR为基础，建立评价工艺可靠性的平台。
1.3评估半导体使用寿命的可靠性
半导体式元器件的可靠性会对设备整体性能与可靠性产生直接影响。在制造半导体行业中，研究半导体的可靠性具有重要的价值。半导体式器件的设计和生产直接关系到产品的可靠性。测试半导体式元器件可靠性的措施一般是采用可靠性评价，借助统计工具、用来仿真的模拟对半导体元件质量、使用寿命的周期、失效率等进行评定。代表半导体元件可靠性的指标中，使用寿命是关键。
评估半导体在寿命方面的可靠性，其具体方法为：选择对集成产品进行模拟的高可靠性产品，比如典型性军用产品，通过对产品参数进行分析，研究能延长产品寿命的技术，将适合应用到军用产品中的集成电路作为参考，着重研究可以评估集成电路寿命可靠性的预测方法，比如人工神经网络、时间序列、回归分析、灰色理论等。同时，要充分利用用户反馈的产品有关数据、试验数据，在研究半导体器件可靠性的综合评价中，要讨论贝叶斯法，并采取蒙特卡洛仿真法，研究能够对半导体元器件的可靠性进行预测的方法，尽量满足军用、航天等对可靠性要求较高的单位对半导体式集成电路在寿命可靠性方面的需求。
2半导体集成电路可靠性测试技术和数据处理方法
2.1热载流子注入测试
在半导体集成电路开展晶圆级可靠性测试活动的过程中，热载流子注入测试是一项重要内容，对热载流子的测试主要利用的是实际能量和变焦费米能级。在遗漏的源电压条件下，集成电路器件载流子会达到漏电的极限，这主要是因为漏电周围有电场强度区域，且这些区域电场强度较高，当载流子进入区域之中，具有高能的能量子将会发生转变，成为热载流子。在这种背景下，电子的相互碰撞会促使热载流子形成新的电子空穴，使得电离程度更高。在热载流子数量不断增多的过程中，能量也有所增加。在电离反应中，热载流子开展测试要经过长时间的电应力，测量不同电性参数的具体数值。
在测试半导体集成电路热载流子以及实施全面数据处理的过程中，可以按照JEEDEC国际标准中的JESD60和JESD28。如NMOS器件运行中，电性参数会随着时间的变化量发生变化，逐渐演变成为幂函数关系，具体公式为：
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上述公式中，Y(t)是指电性参数的相对变化量，P(0)指代电性参数的原始性数据，而P(t)则表示t时刻下电性参数值的素质情况。
现行JESD28-1标准，给有效研究NMOS器件的热载流子测试数据提供了准确可靠的手段和支持，即公式
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从这一公式出发，将能够获取到热载流子测试数据，给判断NMOS器件的相关情况提供良好支持，积极使用到最小二乘法开展线性拟合工作，凭借C和n参数将能够得到准确数据结论。通常情况下，在开展热载流子实验活动的过程中，后期整理数据，需要从原设定的C和n参数出发，计算出电性参数相对变化量数值，从而判断出想要预先设定的数值及时间。
大多数情况下测试热载流子，可以使用到的寿命模型有多个：
(1)衬底——漏电流比例模型。
这一模型所使用的公式为。在这个公式中
，在表示MOS的栅宽度时，使用W；Id表示漏电流；HW是拟合现性参数；而IWB则表示衬底电流。
(2)构建漏源性电压加速物理模型。
从不同条件出发，针对需要测量的样品数值进行有效分析和利用，如ttar和则Vds，从而得到相应的拟合性参数t0和B，由此将能够明确热载流子寿命所受到影响的因素，如物理条件等。
2.2栅氧化层测试
在集成电路规模逐渐扩大的同时，栅氧化层的厚度也会增加，相应的器件本身的体积则会有所减小。因此，在开展可靠性测试活动时不能忽略栅氧化层。可靠性测工作开展中，需较为关注到栅氧化层的质量，尤其是它的介质传檄和缺陷密度情况。实际测试活动进行时，是在同一时间段内开展的穿击测试和斜坡电压测试工作，这两项测试之间存在着密切联系。斜坡电压测试方法是施加一定指数的斜坡电流于栅极之上，确保其能够有效击穿氧化层，这是准确测试栅氧化层缺陷密度的重要方法。如在斜坡电压测试环节开展中，按照一定电压标准开展测试活动，当其中出现实现设定好的电压标准超过被击穿的电压，就就表明氧化层中存在着不足之处，进一步可以确定出栅氧化层无法发挥应有的作用。实际开展可靠性测试活动进行中，可以从JESD35标准出发，按照poisson分布的成品率公式，可以准确判断产品的密度缺陷。
击穿实验在半导体集成电路测试活动中占据重要地位。击穿实验是指时间相关介质方面的击穿活动，具体应用过程中，需要选择到本征击穿场，其比栅氧化层要小，施加在栅极上，不会产生本征击穿的现象，但是需要注意到的是，实际开展电应力施加活动的过程中，将会导致氧化层中产生缺陷问题，在持续一段时间后，将会容易产生击穿情况。在相同时间下，在评定给半导体集成电路可靠性效果造成限制的因素方面，需要关注到栅氧介质的击穿情况。通常情况下，氧化硅的电场超过一定限制，就会产生过高电流，形成电荷累积反应，这是击穿现象的形成过程。击穿氧化层会经历两个极端，一方面是构建磨损阶段，另一方面则是击穿阶段。
3结束语
实际实施可靠性测试工作的过程中，需要积极引进现代科学技术手段，系统性的考量半导体集成电路的实际功能，同时使用热载流子注入、栅氧化层等测试技术，降低半导体集成电路的故障率，增强整个产品运行系统的优良性，
参考文献
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[2]陈耿.半导体集成电路可靠性测试及数据处理方法[J].电子测试，2017(15):83+80.