捷捷半导体有限公司 钱清友 江林华

半导体产品的可靠性是研究人员分析产品质量的重要参数，通过可靠性分析挑选合格产品，去芜存菁，以提升产品质量。随着高新技术的发展，普通半导体集成电路的技术也需要进行一定的改进，比如，研究人员需要提高半导体的集成度以适应普通半导体集成电路的线宽逐渐减小的情况。既要保证半导体的集成度又要减小线宽，这就需要提升产品可靠性的要求。针对以上问题，本文将分类介绍如何测试半导体集成电路的可靠性，并针对性地分析热载流子注入测试和栅氧化层测试两种数据处理方法。

半导体集成电路是现代电子产品的基本组成部分，具有十分重要的作用和地位。尤其是近年来，科学技术的迅猛发展，推动电子信息技术行业不断向前。所以，半导体集成电路性能方面的提升逐渐成为该行业的关注点，并对此提出了更高的要求。在促进半导体集成电路发展的同时，产品质量要求需达到更高的基本标准。对比之前的技术和加工过程，现代的产品制作工序更加复杂，技术更加精细。所以，为保障产品能达到预期的可靠性要求和节省成本的目标，对电路的可靠性进行科学的检测是十分必要的。

1 半导体集成电路的可靠性测试

1.1 半导体的可靠性

半导体可靠性检测是产品投入使用前必经的完善程序。我国现在采取被动筛选的方法对半导体进行分析检测，以明确产品的可靠性。这种检测方式操作基础，还需要大量的资金支持和人员投入才能实现。而且，这种方法并不能准确的检测出符合可靠性要求的产品，既浪费人力财力，又缺少对结果准确性的保障。可见，被动筛选的方法不能满足半导体可靠性检测的实际需要。为弥补这一劣势，半导体的研究开发人员需要掌握高可靠性半导体的生产信息，包括生产环境、产品数据、制造周期和条件等。进而保证半导体的质量和工作状态的可靠性。同时，在进行可靠性检测时，要结合科学合理的数据分析，以实际情况为参考依据，不断改进相关技术，提升半导体产品的可靠性。

1.2 半导体集成电路工艺的可靠性

为了最大化的提高半导体电路的可靠性，需要产品研究人员在现有生产技术的基础上，不断进行技术突破以改进制造工序，学习国内外先进理论和实践知识，同时引进半导体科研方向的优秀人才和团队，作为提升半导体生产技术和可靠性的基本保障。要想改善集成电路的生产现状，重要的一点是要掌握影响半导体可靠性的因素有哪些，从而在生产过程中对这些因素进行必要的规避，以实现对半导体集成电路可靠性的实时监测。同时，以产品标准程序、产品数据等相关指标为辅助检测手段来保障产品的可靠性。当然，半导体产品的制造过程也需要进行研究和评估，其中重要的两个评估要点是产品使用周期和质量合格标准。因为，产品质量和产品寿命直接影响用户体验。为满足客户需求，就需要对产品可靠性提出更严苛的要求。在产品制造过程中，微电子结构的设计与制作过程是十分重要的，要全程进行可靠性监测，同时要保证产品试验测试数据的时效性和可靠性，另外，通过仿真的方法对产品的质量进行测定，以保证半导体的工作状态和运行良好。经过一系列的检测手段和测定方法可以对半导体集成电路的可靠性有了一定的保障。最后的成品，免不了要经过存储运输的步骤，选择密封处理、谨慎搬运的方法可以很大程度的保证产品的完整性和可靠性。

1.3 评价半导体元件可靠性保持的时间

随着现代化的到来，半导体在人类生活起居中扮演着重要的角色，通过加工包装，它逐渐成为现代化生活的必备产品。但是，半导体质量也有自身的评估标准，高可靠性的半导体是保障后期产品运行畅通的决定性因素。现代化时代的人们越来越依赖电子产品，而半导体集成电路是电子产品的基础组成部件，为便利人们生活，更好的服务消费群体，提升半导体的可靠性，加大对生产技术的研究是十分必要的。通常情况下，工作人员会采取可靠性评估的方法对产品进行质量等方面的评估，其主要手段是采取模拟化的方法进行产品应用，对产品的运行状况做详细的记录，运行状况的记录主要包括产品使用寿命、中断次数等方面，针对半导体的运行状况进行分析进而得出产品整体的可靠性指数。在分析过程中要格外加重对半导体使用寿命的检测分析，因为，用户对产品的使用感受一般会通过使用周期给出简单的评判，为保障用户体验的优质性，可以适当减缓运行速度，来提升产品的使用期限，当然，半导体的使用寿命一定程度上会受到应用环境的影响，所以，在成品中附加使用说明和注意事项是保障产品可靠性的重要方法。

2 注入热载流的测试数据技术和处理数据方法

2.1 注入热载流子的测试

可靠性是评估半导体集成电路好坏的重要指标，为得到准确的测试数据，一般会选择注入热载流的测试数据技术，对可靠性进行具体详细的分析和测定。在生产半导体时要着重注意监测进行测试时所增加的热载流子，并且要加强对于半导体的能量下费米能级进行观测，记录能量级的变化。因为能量级的波动代表电场的变化，通常情况下，残留的电压是载流子的极限的另一种表现形式，从而产生高强度的电场。当载流子进入该电场时，在强电场的加工后，会变成热载流子，从而产生新的电子空穴对。以上载流子的变化状况就是间接地对集成电路可靠性地反映。在强电场的作用下，载流子通过电离加快的反应提升自己的能量，通过一段时间的缓冲后，进入稳定状态。通过这种方式，保证载流子的稳定性，进而得到集成电路的可靠性。

2.2 数据的处理方法

热载流子实验产生的数据需要进一步的加工处理，一般情况下处理的流程是简单统一的。实验表达式是一个幂函数，实验中的电学性质与时间是成正比的转换量。当然，计数形式要统一采用阿拉伯数字进行记录，单位标注要明确，比如，1s、2s、1min等。热载流子试验的优点之一是可以通过多种方法获得实验数据和相关测试参数，在获得数据之后，通过必备的数据整理程序，进行数据分析处理，通过对比原有实验参数和当前获得的实验相关数据，检测试验数据是否符合预设参数。在实验数据比对过程中，要详细的记录两组数据之间的差异，通过数据特征得出相关实验结论，进而确定电路的可靠性。对比其他热载体实验，根据不同样品的自身特点，要选择相应的测试方法。不同的时间内通过测量热载流子获取的数据更加具有客观性。

3 测试栅氧化层的技术和处理数据方法

栅极氧化物在半导体集成电路制造过程中具有决定性作用。通过研究发现，集成电路的规模与其厚度成正相关的关系，但是，随着产品部件质量的降低，集成电路的厚度会有所减小。所以，在产品加工时要时刻注意栅极氧化物产品的可靠性，若在对栅极氧化物的监测有疏忽，很可能会造成电介质击穿和缺陷密度的严重问题。为降低这种风险，要以每个个体为对象，对整体进行击穿测试和斜坡电压测试。

3.1 斜坡电压的测试

斜坡电压测试是另一种测试方法，因数据较庞大，并且在实验过程中栅极氧化层会出现一些缺陷和突发状况，所以，一般会引入和泊松分布对缺陷进行估算。斜坡电压测试法一般是将斜坡电压加入到电网的线性方向上实现的，然后，通过规律性的增加电压强度，记录发生击穿现象时的电压数据。对比斜坡电流测试原理，二者的区别比较明显，后者在电网的线性方向上增加的是斜坡电流。随着电流的增加，会出现分解固化层的现象。除此之外，二者都是斜率试验，都以研究在有缺陷的条件下，栅级氧化层密度的变化情况为中心点。通过根据击穿时的电压数据，来判定氧化层的耐受电压值，同时可以得出栅极氧化层存在缺陷或不能正常运行的电压值。当然，为增加实验的可信度，可对缺陷面积密度进行估算，通过对比合理偏移范围来判断设计的合理性。

3.2 介质击穿实验

电介质击穿即在集成电路电场的作用下，电介质丧失电绝缘能力，突变为良导电现象。在进行实验测试时，要向电网中施加可承受范围内的磁场，尽量降低发生内部击穿的可能性。但是，氧化物层一般会出现一定程度的缺陷，经过一段时间的磁场施加后，仍然会出现击穿现象。所以，栅极氧化物电介质的击穿是影响集成电路可靠性的重要因素之一，在进行可靠性检测时，将电压施加控制在可承受范围之内，要尽量避免电介质击穿的干扰。

结语：可靠性是评判半导体集成电路产品质量和功能的重要依据。所以，可靠性的确定需要有特定的时间和条件作为试验环境，减少可控因素的干扰。为了提升产品可靠性结果的可信度，需要设计研究人员加强集成电路产品生产过程中的可靠性监测，设计多种合理的检测方法。结合高效的数据整理手段和处理方法，利用现代化技术进行产品可靠性评估。