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[摘 要]可靠性是分析产品使用年限的一门全新学科，可以明确地反映出产品的质量。随着全新的材料以及工艺的运用，半导体集成电路的线宽开始降低，集成度也不断的提升，其对于集成电路可靠性也提出了更加严格的要求。近些年来，我国的集成电路制造产业开始得到快速的发展，这也为国内集成电路可靠性的研究创造了较好的条件。文章主要分析了半导体集成电路的晶圆级可靠性测试以及相关的数据处理手段。
[关键词]半导体；集成电路可靠性；测试及数据处理方法
中图分类号：TN406 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）26-0054-01
0 引言
集成电路用半导体材料是集成电路、半导体器件制造的基础材料，是一种十分敏感的战略性资源，现阶段中国的集成电路用高纯电子级多晶硅产业仍处于流水线型的离散工业，在电子级高纯多晶硅智能制造方面与国外差距很大，集成电路用半导体材料严重依赖进口的现状依然严重
1 半导体集成电路可靠性设计技术
1.1 半导体可靠性
集成电路作为半导体器件中较为重要的一类，其发展方向趋向于高速度、低功耗和高精度，也有了越来越高的集成度，同时发展为越来越小的工艺特征尺寸，不断增强的器件二维效应，在不断增加其内部的电流和电场密度，大大增加了电路性能对缺陷的敏感度。随着集成电路的发展和应用，逐渐有了在恶劣环境中工作的需求，面对高温、高压、高频、辐射强以及大功率的环境，半导体集成电路面对的是日益严峻的可靠性问题。目前，在半导体集成电路研究领域，国内主要使用被动式可靠性筛选的方法保障产品的可靠性。这种保障可靠性的方法具有较高的使用成本、较长的周期，而且集成电路的可靠性不能从根本上得到提高，应该在设计阶段采取一定的措施保障其固有可靠性。在半导体集成电路中，要对其具体应用环境进行分析和探讨，着重研究应用环境导致的集成电路器件失效或退化的诱发应力和物理机理，并在此基础上设计集成电路的可靠性，在研制半导体集成电路的过程中把版图、线路、封装以及工艺等优化加固综合考虑进去，确保在器件的寿命周期范围内，能在规范规定范围内维持电参数的正常。
1.2 集成电路工艺可靠性评价与控制
在产品可靠性提高的过程中，制造工艺可靠性的研究是可以采取的主要措施和途径，也是研究产品可靠性的重要环节。在产品可靠性的研究中对制造工艺产生的影响进行探讨，对工艺可靠性的控制手段进行研究和监测，构建工艺可靠性的评价程序和方法，在集成电路可靠性提高的研究中有至关重要的作用。只有拥有足够高的工艺可靠性，实物产品的可靠性才能得到保障，最终保障其使用可靠性。在控制和评价工艺可靠性评价的研究中，通過良好的工艺可靠性对产品的固有可靠性提供保障是研究的基本出发点，在工艺研究中，针对相关的失效机理，在失效机理不同的情况下设计出微电子测试结构并进行一系列的加速试验，确保得到相关的信息和参数，在测试结构中把产品可靠性指标和测试可靠性指标之间的关系建立起来，对工艺的可靠性水平进行确认。在研究中，载体选择的集成电路生产线是国内可控的，在国产集成电路生产线基础上对适用的可靠性控制和评价方法进行研究，在封装级和圆片级的LR基础上构建一个工艺可靠性评价平台，并与在国内已经有广泛应用基础的SPC和PCM平台充分结合，在半导体集成店里中构建完整的工艺可靠性控制和评价体系，使集成电路的工艺在本质上保证和提高其质量和可靠性，并对国产可靠性评价的准确度和评价效率都得到有效提高。
2 栅氧化层检测技术和数据处理
2.1 斜坡电压检测
可靠性检测时，斜坡电压检测主要是将线性斜坡电压加入到栅极中，一直到电压击穿氧化层。而斜坡电流检测则是在栅极中利用有关指标斜坡电流的融入，直至氧化层击穿。通过两种不同检测形式都可以对栅氧化层不同密度展开检测。例如：通常状态下，针对斜坡电压检测则是在有效电压指标规模下进行。若电压击穿氧化层过程中电压比设置的电压参数低，则可以判定氧化层内有缺陷，同时能够得出栅氧化层是没有意义的。在JESD35标准内，在Poisson划分条件下的成品率公式能够得出有关缺陷密度：Y=eDOA。其中Y为成品率，也是有效样品和总测试样品的比率；A为被检测样品面积，缺陷密度则为DO。当进行成本斜坡电流与电压检测后，进而计算出成品率参数通过检测样本面积进行缺陷密度检测。
2.2 介质击穿检测
时间有关介质击穿检测步骤为：将小于栅氧化层的本征添加到栅极中，无法造成本征击穿。不过，氧化层在电应力的事假内存在一定缺陷。基于这一状态下，击穿问题经过一段时间后就会产生。在评定集成电路可靠性阶段，珊氧介质在同等时间下的击穿成为重要影响因素。
3 热载流子注入技术与数据处理
3.1 热载流子注入测试
在集成电路可靠性检测内，晶圆级别检测的主要作用是进行特载流子注入检测。利用变焦费米能级与实际量进行热载流子检测。在集成电路构件内，利用过源电压遗漏出现的载流子漏电极限，主要因为在较大电场强度遗漏四周，载流子流入较大电场范围下，高能能量子就会转到热载流子。同时，利用电子的相互撞击让热载流子产生的电子空穴使电力更深度的产生。
3.2 数据处理
集成构建内，根据有关要求对热载流子的数据处理方法与全部检测阶段进行了明确规定。例如：1.8V为MOS管的工作电压，stress电压区间在2--3V。通常状况下分析，结合时间变化量数值将专项幂函数。通常情况下，热载流子检测后，需要根据预定的参数进行电性数值变化量计算，进而得出预定时间与参数。
4 电迁移测试以及处理方法
金属相互连线的电迁移情况通常都是按照集成规模的扩展速度不断变化，其集成器件的体积不断缩减，户连线电流密度不断提高，在电迁移的测试逐步开始占据了非常关键的地位。在物理现象中集成电路中的电迁移现象详细的表达方式就是，集成电路的不同器件在实际生产和实验的过程中，金属之间的互连线中有的电流通过，其中金属阳离子会根据导体的质量的进行电子的传输，这可以使得导体的某些空间出现空洞现象和小丘等不同的物理现象。集成电路中的的电迁移现象在实际中大多数都是在“强电子风”的影响和作用下进行的，当电子从负极流向电源的正极的时候，会受到一定的能量碰撞，其中的金属阳离子可以先正极不断的移动，而负极则产生一些空的穴位，在这个过程中不断地进行增加和积累，可以让金属形成短路，同时由于正极的金属离子的累积作用而使得出现晶须现象，而且有非常大的概率使得周边的金属线发生短路的现象。往往在电迁移的实验和测试中我们常常让样品在不同的压力和温度条件下进行恒定的加速的物理测试实验。这往往是加速过程中应力测试不应当更改器件的失效的机理，正常水平下不同应力条件下Lognormal的分布以及对数标准差是往往是相等的。有了不同的应力条件下不同的样品的使用年限数据，再根据Lognormal分布的估算方法和标准就可以得到同应力下的中位寿命，进而利用加速运动的物理模型就可以得到在正常情况下电迁移寿命分布的实际情况，然后得到不同的累积失效率情况下使用寿命的初步判断。
结束语
半导体集成电路与构建使用阶段，其可靠性成为主要问题，对整机的稳定与影响发挥具有重要作用。因此，我国仍然需要加大半导体集成电路技术研究。
参考文献
[1] 马俊.半导体集成电路可靠性测试及数据处理方法分析研究[J].电脑编程技巧与维护，2016（10）：52-53+60.
[2] 刘洋.基于测试结构的CMOS工艺可靠性评价方法研究[D].电子科技大学，2016.
[3] 吴瑞芳.集成电路老化试验温度测控系统的设计[J].考试周刊，2015（75）：125-126.
[关键词]半导体；集成电路可靠性；测试及数据处理方法
中图分类号：TN406 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）26-0054-01
0 引言
集成电路用半导体材料是集成电路、半导体器件制造的基础材料，是一种十分敏感的战略性资源，现阶段中国的集成电路用高纯电子级多晶硅产业仍处于流水线型的离散工业，在电子级高纯多晶硅智能制造方面与国外差距很大，集成电路用半导体材料严重依赖进口的现状依然严重
1 半导体集成电路可靠性设计技术
1.1 半导体可靠性
集成电路作为半导体器件中较为重要的一类，其发展方向趋向于高速度、低功耗和高精度，也有了越来越高的集成度，同时发展为越来越小的工艺特征尺寸，不断增强的器件二维效应，在不断增加其内部的电流和电场密度，大大增加了电路性能对缺陷的敏感度。随着集成电路的发展和应用，逐渐有了在恶劣环境中工作的需求，面对高温、高压、高频、辐射强以及大功率的环境，半导体集成电路面对的是日益严峻的可靠性问题。目前，在半导体集成电路研究领域，国内主要使用被动式可靠性筛选的方法保障产品的可靠性。这种保障可靠性的方法具有较高的使用成本、较长的周期，而且集成电路的可靠性不能从根本上得到提高，应该在设计阶段采取一定的措施保障其固有可靠性。在半导体集成电路中，要对其具体应用环境进行分析和探讨，着重研究应用环境导致的集成电路器件失效或退化的诱发应力和物理机理，并在此基础上设计集成电路的可靠性，在研制半导体集成电路的过程中把版图、线路、封装以及工艺等优化加固综合考虑进去，确保在器件的寿命周期范围内，能在规范规定范围内维持电参数的正常。
1.2 集成电路工艺可靠性评价与控制
在产品可靠性提高的过程中，制造工艺可靠性的研究是可以采取的主要措施和途径，也是研究产品可靠性的重要环节。在产品可靠性的研究中对制造工艺产生的影响进行探讨，对工艺可靠性的控制手段进行研究和监测，构建工艺可靠性的评价程序和方法，在集成电路可靠性提高的研究中有至关重要的作用。只有拥有足够高的工艺可靠性，实物产品的可靠性才能得到保障，最终保障其使用可靠性。在控制和评价工艺可靠性评价的研究中，通過良好的工艺可靠性对产品的固有可靠性提供保障是研究的基本出发点，在工艺研究中，针对相关的失效机理，在失效机理不同的情况下设计出微电子测试结构并进行一系列的加速试验，确保得到相关的信息和参数，在测试结构中把产品可靠性指标和测试可靠性指标之间的关系建立起来，对工艺的可靠性水平进行确认。在研究中，载体选择的集成电路生产线是国内可控的，在国产集成电路生产线基础上对适用的可靠性控制和评价方法进行研究，在封装级和圆片级的LR基础上构建一个工艺可靠性评价平台，并与在国内已经有广泛应用基础的SPC和PCM平台充分结合，在半导体集成店里中构建完整的工艺可靠性控制和评价体系，使集成电路的工艺在本质上保证和提高其质量和可靠性，并对国产可靠性评价的准确度和评价效率都得到有效提高。
2 栅氧化层检测技术和数据处理
2.1 斜坡电压检测
可靠性检测时，斜坡电压检测主要是将线性斜坡电压加入到栅极中，一直到电压击穿氧化层。而斜坡电流检测则是在栅极中利用有关指标斜坡电流的融入，直至氧化层击穿。通过两种不同检测形式都可以对栅氧化层不同密度展开检测。例如：通常状态下，针对斜坡电压检测则是在有效电压指标规模下进行。若电压击穿氧化层过程中电压比设置的电压参数低，则可以判定氧化层内有缺陷，同时能够得出栅氧化层是没有意义的。在JESD35标准内，在Poisson划分条件下的成品率公式能够得出有关缺陷密度：Y=eDOA。其中Y为成品率，也是有效样品和总测试样品的比率；A为被检测样品面积，缺陷密度则为DO。当进行成本斜坡电流与电压检测后，进而计算出成品率参数通过检测样本面积进行缺陷密度检测。
2.2 介质击穿检测
时间有关介质击穿检测步骤为：将小于栅氧化层的本征添加到栅极中，无法造成本征击穿。不过，氧化层在电应力的事假内存在一定缺陷。基于这一状态下，击穿问题经过一段时间后就会产生。在评定集成电路可靠性阶段，珊氧介质在同等时间下的击穿成为重要影响因素。
3 热载流子注入技术与数据处理
3.1 热载流子注入测试
在集成电路可靠性检测内，晶圆级别检测的主要作用是进行特载流子注入检测。利用变焦费米能级与实际量进行热载流子检测。在集成电路构件内，利用过源电压遗漏出现的载流子漏电极限，主要因为在较大电场强度遗漏四周，载流子流入较大电场范围下，高能能量子就会转到热载流子。同时，利用电子的相互撞击让热载流子产生的电子空穴使电力更深度的产生。
3.2 数据处理
集成构建内，根据有关要求对热载流子的数据处理方法与全部检测阶段进行了明确规定。例如：1.8V为MOS管的工作电压，stress电压区间在2--3V。通常状况下分析，结合时间变化量数值将专项幂函数。通常情况下，热载流子检测后，需要根据预定的参数进行电性数值变化量计算，进而得出预定时间与参数。
4 电迁移测试以及处理方法
金属相互连线的电迁移情况通常都是按照集成规模的扩展速度不断变化，其集成器件的体积不断缩减，户连线电流密度不断提高，在电迁移的测试逐步开始占据了非常关键的地位。在物理现象中集成电路中的电迁移现象详细的表达方式就是，集成电路的不同器件在实际生产和实验的过程中，金属之间的互连线中有的电流通过，其中金属阳离子会根据导体的质量的进行电子的传输，这可以使得导体的某些空间出现空洞现象和小丘等不同的物理现象。集成电路中的的电迁移现象在实际中大多数都是在“强电子风”的影响和作用下进行的，当电子从负极流向电源的正极的时候，会受到一定的能量碰撞，其中的金属阳离子可以先正极不断的移动，而负极则产生一些空的穴位，在这个过程中不断地进行增加和积累，可以让金属形成短路，同时由于正极的金属离子的累积作用而使得出现晶须现象，而且有非常大的概率使得周边的金属线发生短路的现象。往往在电迁移的实验和测试中我们常常让样品在不同的压力和温度条件下进行恒定的加速的物理测试实验。这往往是加速过程中应力测试不应当更改器件的失效的机理，正常水平下不同应力条件下Lognormal的分布以及对数标准差是往往是相等的。有了不同的应力条件下不同的样品的使用年限数据，再根据Lognormal分布的估算方法和标准就可以得到同应力下的中位寿命，进而利用加速运动的物理模型就可以得到在正常情况下电迁移寿命分布的实际情况，然后得到不同的累积失效率情况下使用寿命的初步判断。
结束语
半导体集成电路与构建使用阶段，其可靠性成为主要问题，对整机的稳定与影响发挥具有重要作用。因此，我国仍然需要加大半导体集成电路技术研究。
参考文献
[1] 马俊.半导体集成电路可靠性测试及数据处理方法分析研究[J].电脑编程技巧与维护，2016（10）：52-53+60.
[2] 刘洋.基于测试结构的CMOS工艺可靠性评价方法研究[D].电子科技大学，2016.
[3] 吴瑞芳.集成电路老化试验温度测控系统的设计[J].考试周刊，2015（75）：125-126.