IC常见的问题

EM (electron migration，电子迁移)

“电子迁移”是50年代在微电子科学领域发现的一种从属现象，指因电子的流动所导致的金属原子移动的现象。因为此时流动的“物体”已经包括了金属原子，所以也有人称之为“金属迁移”。在电流密度很高的导体上，电子的流动会产生不小的动量，这种动量作用在金属原子上时，就可能使一些金属原子脱离金属表面到处流窜，结果就会导致原本光滑的金属导线的表面变得凹凸不平，造成性的损害。***2椭圆曲线公钥密码算法（非对称）：一种椭圆曲线公钥密码算法，其密钥长度为256比特。这种损害是个逐渐积累的过程，当这种“凹凸不平”多到一定程度的时候，就会造成IC内部导线的断路与短路，而终使得IC报废。温度越高，电子流动所产生的作用就越大，其彻底***IC内一条通路的时间就越少，即IC的寿命也就越短，这也就是高温会缩短IC寿命的本质原因。

NBTI 、HCI、TDDB

这三个效应都跟MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, 金属氧化物半导体场效应管) 原理有关。

罪魁祸首 ： SiOHSiOH

MOSFET原理是一个门极(Gate)靠静电势控制底下的导电沟道深度，电势高形成深沟道电流就大，电势低沟道消失就不导电了。稍微想深一层就知道这个门极导电底下的沟道也导电，那就必须中间有个绝缘介质把他们分开，否则就变成联通线不是晶体管了。再想深一层就知道这个绝缘介质的做法是把硅氧化做二氧化硅。在Intel以前所做的解释中，可以知道藉由导入这个技术，能减少因物理现象所导致的漏电现象。而行外人一般想不到的是光二氧化硅还不够，工程上二氧化硅和基板硅之间附着很差，必须加入Si-H键把二氧化硅层拴住。所以实际上介质层和硅之间有一层不是纯SiO2SiO2是SiOHSiOH，问题由此产生。

IC产品的生命周期

典型的IC产品的生命周期可以用一条浴缸曲线（Bathtub Curve）来表示。Ⅰ Ⅱ ⅢRegion (I) 被称为早夭期（Infancy period）

这个阶段产品的 failure rate 快速下降，造成失效的原因在于IC设计和生产过程中的缺陷；所以说质量（Quality）解决的是现阶段的问题，可靠性（Reliability）解决的是一段时间以后的问题。Region (II) 被称为使用期（Useful life period）在这个阶段产品的failure rate保持稳定，失效的原因往往是随机的，比如温度变化等等；u Region (III) 被称为磨耗期（Wear-Out period）在这个阶段failure rate 会快速升高，失效的原因就是产品的长期使用所造成的老化等。认识了典型IC产品的生命周期，我们就可以看到，Reliability的问题就是要力图将处于早夭期failure的产品去除并估算其良率，预计产品的使用期，并且找到failure的原因，尤其是在IC生产，封装，存储等方面出现的问题所造成的失效原因。下面就是一些 IC 产品可靠性等级测试项目（IC Product Level reliability testitems ）

一、使用寿命测试项目（Life test items）：EFR, OLT (HTOL), LTOL①EFR:早期失效等级测试（ Early fail Rate Test ）目的: 评估工艺的稳定性，加速缺陷失效率，去除由于天生原因失效的产品。测试条件: 在特定时间内动态提升温度和电压对产品进行测试失效机制：材料或工艺的缺陷，包括诸如氧化层缺陷，金属刻镀，离子玷污等由于生产造成的失效。同样的晶体管，供电电压越高偏移电压越高，偏移电压越高氢原子游离越快，等于压制了自发的***效应，自然老化就快了。

IC半导体的基础知识(三)

杂质半导体 在本征半导体中，如果掺入微量的杂质(某些特殊元素)，将使掺杂后的半导体(杂质半导体)的导电能力显著改变。根据掺入杂质性质的不同，杂质半导体分为电子型半导体(N型)和空穴型半导体(P型)两大类。

1.N型半导体

若在纯净的硅晶体中掺入微量的五价元素(如磷)，这样，硅原子占有的某些位置会被掺入的微量元素(如磷)原子所取代。而整个晶体结构基本不变。磷原子与硅原子组成共价键结构只需四个价电子，而磷原子的外层有五个价电子，多余的那个价电子不受共价键束缚，只需获得很少的能量就能成为自由电子。由此可见，掺入一个五价元素的原子，就能提供一个自由电子。DFTCompiler同时支持RTL级、门级的扫描测试设计规则的检查，以及给予约束的扫描链插入和优化，同时进行失效覆盖的分析。必须注意的是，产生自由电子的同时并没有产生空穴，但由于热运动原有的晶体仍会产生少量的电子空穴对。所以，只要在本征半导体中掺入微量的五价元素，就可以得到大量的自由电子，且自由电子数目远比掺杂前的电子空穴对数目要多得多。

这种以自由电子导电为主要导电方式的杂质半导体称为电子型半导体，简称N型半导体。N型半导体中存在着大量的自由电子，这就提高了电子与空穴的复合机会，相同温度下空穴的数目比掺杂前要少。所以，在N型半导体中，电子是多数载流子(简称多子)，空穴是少数载流子(简称少子)。此外，模拟IC关键的是低失真和高信噪比，这两者都是在高电压下比较容易做到的。N型半导体主要靠自由电子导电，掺入的杂质浓度越高，自由电子数目越大，导电能力也就越强。

在N型半导体中，一个杂质原子提供一个自由电子，当杂质原子失去一个电子后，就变为固定在晶格中不能移动的正离子，但它不是载流子。因此，N型半导体就可用正离子和与之数量相等的自由电子去表示。

数字IC自动测试设备

集成电路(Integrated Circuit,IC)测试是集成电路产业的一个重要组成部分,它贯穿IC设计、制造、封装、应用的全过程。集成电路晶圆(Wafer Test)测试是集成电路测试的一种重要方法,是保证集成电路性能、质量的关键环节之一,是发展集成电路产业的一门支撑技术。而IC自动测试设备(Automatic Test Equipment,ATE)是实现晶圆测试必不可少的工具。其中IC系统设计难掌握，它需要多年的IC设计经验和熟悉那个应用领域，就像软件行业的系统架构设计一样，而RTL编程和软件编程相当。 首先介绍数字IC自动测试设备的硬件系统设计架构,分析了板级子系统的硬件结构及功能。

***讨论了数字IC自动测试设备中两种关键的测试技术:逻辑功能测试和直流参数测量,在系统分析其工作原理和测试方法的基础上,设计了硬件电路,并通过实验平台分别验证了电路的测试功能。 在IC自动测试设备中,实现直流参数测量的模块称为参数测量单元(Parametric Measurement Unit,PMU)。PMU的测量方法有两种,加压测流和加流测压。逻辑综合需要基于特定的综合库，不同的库中，门电路基本标准单元（standardcell）的面积，时序参数是不一样的。为了验证所设计的直流参数测试单元硬件电路,在的第四章介绍了一种构建简单自动测试系统的验证方法。

针对一种DC-DC开关电源转换芯片,首先详细分析了该芯片各项参数的测试原理,设计了以MCU作为控制核心、集成2个PMU和其他一些硬件电路的简单测试板;然后根据芯片的测试要求设计了流程控制程序;后,通过实验验证了测试板的PMU能够满足参数测量精度要求。 的后部分,详细列出了直流参数测量单元验证板对19片WAFER的测试统计数据。实验表明,PMU模块的电压测试精度为0.5%以内,微安级电流的测试精度为5%以内,自动测试过程中没有出现故障。布局规划后，芯片的大小，Core的面积，Row的形式、电源及地线的Ring和Strip都确定下来了。验证了PMU模块能够满足数字IC自动测试设备的直流参数测试要求。