微电子产品可靠性.ppt

《微电子产品可靠性.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微电子产品可靠性.ppt（100页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、集成电路可靠性和可靠性物理集成电路可靠性和可靠性物理P67Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理2目录目录第一章第一章 概述概述 3 3 1.1 1.1 基本内容基本内容 3

2、 3 1.2 1.2 可靠性工作的基本内容可靠性工作的基本内容 8 8第二章第二章 可靠性概念及其主要数学特征可靠性概念及其主要数学特征 1111 2.1 2.1 可靠性的定义可靠性的定义 1111 2.2 2.2 可靠度的定量表征可靠度的定量表征 1313 2.3 2.3 器件的失效规律器件的失效规律 2323 2.4 2.4 半导体器件常见的失效分布半导体器件常见的失效分布 2626第三章第三章 集成电路的失效机理集成电路的失效机理 3737 3.1 3.1 集成电路的表面失效机理集成电路的表面失效机理 3737 3.2 3.2 金属化系统金属化系统 6060 3.3 3.3 静电效应静电

3、效应 108108 3.4 3.4 辐射效应对材料和器件的影响辐射效应对材料和器件的影响 161161 3.5 3.5 3.5 3.5 湿度效应湿度效应湿度效应湿度效应 210210210210Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性

4、与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理3第四章第四章 可靠性试验可靠性试验 230230 4.1 4.1 可靠性试验的分类及内涵可靠性试验的分类及内涵 231231 4.2 4.2 环境试验环境试验 239239 4.3 4.3 寿命试验寿命试验 250250 4.4 4.4 加速寿命试验加速寿命试验 255255 4.5 4.5 可靠性筛选可靠性筛选 266266第五章第五章 失效分析技术失效分析技术 276276 5.1 5.1 失效模式与失效分布失效模式与失效分布 276276 5.2 5.2 失效分析的内容与程序失效分析的内容与程序 279279 5.3 5.3 微

5、分析技术在失效分析中的应用微分析技术在失效分析中的应用 285285 5.4 5.4 红外线显微分析红外线显微分析 341341 5.5 5.5 破坏性物理分析破坏性物理分析 346346第六章第六章 集成电路的可靠性保证集成电路的可靠性保证 348348 6.1 6.1 可靠性设计可靠性设计 351351 6.2 6.2 工艺可靠性工艺可靠性 381381 Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Rel

6、iability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理41.1 1.1 基本内容基本内容 一一.课程特点课程特点 六十年代后期崛起的一门新兴边缘学科六十年代后期崛起的一门新兴边缘学科.1.1.涉及面广涉及面广 它包括器件从开发研究、设计、制造一直到包装、它包括器件从开发研究、设计、制造一直到包装、储存、运输和使用维修等各个环节；储存、运输和使用维修等各个环节；第一章第一章 概概 述述v 从电路结构到电路的加工制造，工艺控制、

7、质从电路结构到电路的加工制造，工艺控制、质量管理等方面；量管理等方面；v 从学科上讲从学科上讲,它涉及它涉及失效物理、数理统计、数学失效物理、数理统计、数学模型、化学反应、机械应力、环境工程、实验方法、模型、化学反应、机械应力、环境工程、实验方法、生产管理等方面。生产管理等方面。Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability

8、&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理52.2.可靠性工作最根本的目的是提高可靠性工作最根本的目的是提高ICIC质量水平和可质量水平和可靠性水平；靠性水平；ICIC集成电路集成电路3.3.研究任务研究任务v研究硅器件研究硅器件(分立器件分立器件及及IC)IC)失效的各种条件失效的各种条件,包括包括时间、空间、应力、外观变化及各种参数的变化等；时间、空间、应力、外观变化及各种参数的变化等；v通过有效的检测和分析找出失效原因，确定失效通过有效的检测和分析找出失效原因，确定失效机理；机理；v通过

9、理化等分析和统计，确定失效模型，对新的通过理化等分析和统计，确定失效模型，对新的失效机理，作进一步的实验研究；失效机理，作进一步的实验研究；Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性

10、物理6v根据器件的失效机理，对产品进行可靠性试验根据器件的失效机理，对产品进行可靠性试验(可靠性筛选、可靠性寿命测试等可靠性筛选、可靠性寿命测试等)，并作出可靠性，并作出可靠性评估，以调整对新产品的可靠性设计、生产中的评估，以调整对新产品的可靠性设计、生产中的质量控制以及器件的正确使用质量控制以及器件的正确使用,以最终提高器件的以最终提高器件的可靠性可靠性 集成电路可靠性物理是从发生在器件内部集成电路可靠性物理是从发生在器件内部的各种物理、化学效应的角度来研究如何的各种物理、化学效应的角度来研究如何提高半导体器件可靠性的一门学科。提高半导体器件可靠性的一门学科。Semiconductor Re

11、liability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理71.1.相同点：相同点：都是研究外界对器件施加影响（统称为应力）后，都是研究外界对器件施加影响（统称为应力）后，在器件内部产生的效应。在器件内部产生的效应。2.2.不

12、同的侧重点：不同的侧重点：v凡外加应力引起器件内部产生的效应是可以复原的凡外加应力引起器件内部产生的效应是可以复原的问题，就属于器件物理研究的范围问题，就属于器件物理研究的范围；不能复原或在；不能复原或在器件内部留下可能导致器件特性退化、引入潜在缺器件内部留下可能导致器件特性退化、引入潜在缺陷痕迹（宏观的或微观的）的，与这些不可复原效陷痕迹（宏观的或微观的）的，与这些不可复原效应有关的问题就属于器件可靠性物理研究的范畴应有关的问题就属于器件可靠性物理研究的范畴。二二.器件可靠性物理与器件物理的关系器件可靠性物理与器件物理的关系Semiconductor Reliability&Reliabil

13、ity PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理8v 器件物理研究器件物理研究ICIC的核心的核心 芯片内部芯片内部发生的物发生的物理效应；理效应；v 可靠性物理研究器件的失效机理可靠性物理研究器件的失效机理 其不仅包其不仅包括芯片，而且还包括器件的内

14、外引线和封装即器括芯片，而且还包括器件的内外引线和封装即器件的整体。件的整体。三三 内容和重点内容和重点v 基础：半导体物理、晶体管原理、集成电路工基础：半导体物理、晶体管原理、集成电路工艺原理、数理统计等。艺原理、数理统计等。v 内容：从可靠性的数学描述出发，介绍内容：从可靠性的数学描述出发，介绍ICIC失效失效机理、可靠性试验、机理、可靠性试验、ICIC失效分析的手段和方法等。失效分析的手段和方法等。3 3 研究范围研究范围Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability P

15、hysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理9一一.集成电路可靠性工作的重要性集成电路可靠性工作的重要性 1.1.集成电路技术发展的需要集成电路技术发展的需要 2.2.集成电路自身结构不断发展的需要集成电路自身结构不断发展的需要 二二.开展集成电路可靠性试验、研究的目的开展集成电路可靠性试验、研究的目的 1.1.测定或验证电路的可靠性测定或验证电

16、路的可靠性提供整机或系统设计提供整机或系统设计者参考；者参考；2.2.寻找各种电路的运用极限以及在正常和特殊条件寻找各种电路的运用极限以及在正常和特殊条件下产生失效或退化的内在原因和规律下产生失效或退化的内在原因和规律向电路的设计向电路的设计者、制造商者、制造商提出旨在消除这些失效因素的合理化建议，提出旨在消除这些失效因素的合理化建议，以便进一步改进和提高以便进一步改进和提高ICIC的可靠性；以及的可靠性；以及向用户向用户指出指出正确合理的使用方法和维护条件。正确合理的使用方法和维护条件。1.2 1.2 集成电路可靠性的工作内容集成电路可靠性的工作内容Semiconductor Reliabi

17、lity&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理10三三可靠性试验和研究与发展新工艺、新品种的关系可靠性试验和研究与发展新工艺、新品种的关系Semiconductor Reliability&Reliability Physi

18、csSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理112.1 2.1 可靠性的定义可靠性的定义 一一 可靠性是指在规定的条件下和规定的时间内，可靠性是指在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能（即正常工作）的能力。完成规定功能（即正常工作）的能力。(1)(1)规定的条件

19、规定的条件 电路工作时所处的环境条件、电路工作时所处的环境条件、负荷大小以及工作方式负荷大小以及工作方式;(2)(2)规定的时间规定的时间 电路完成规定功能的工作时电路完成规定功能的工作时间间,也即正常工作的时间也即正常工作的时间;(3)(3)规定的功能规定的功能 电路的性能技术指标。电路的性能技术指标。第二章第二章 可靠性概念及其主要数学特征可靠性概念及其主要数学特征Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliabilit

20、y&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理12二二 电路的可靠性是一统计指标，它是大量失效电路的可靠性是一统计指标，它是大量失效 信息统计的结果。信息统计的结果。1 1 电路的失效无法预测电路的失效无法预测随机事件。随机事件。2 2 从数理统计角度可靠性的定义从数理统计角度可靠性的定义器件在规定器件在规定的时间内和规定的条件下完成规定功能的概率。的时间内和规定的条件下完成规定功能的概率。3 3 定量化标

21、准产品可靠性涉及到的数学描述定量化标准产品可靠性涉及到的数学描述:（1 1）失效密度函数）失效密度函数 f(t)f(t)（2 2）累计失效率）累计失效率 F(t)F(t)（3 3）可靠度）可靠度 R(t)R(t)（4 4）瞬时失效率）瞬时失效率 （5 5）平均寿命）平均寿命 （6 6）寿命方差和寿命标准方差）寿命方差和寿命标准方差Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physic

22、sSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理131 1 定义：产品在定义：产品在t t时刻时刻,在在单位时间内失效的概率。单位时间内失效的概率。（1）式中：式中：N N为参加实验器件的总数，为参加实验器件的总数，为为t t时刻附时刻附近近 时间间隔内失效的器件数。时间间隔内失效的器件数。时间间隔内的时间间隔内的失效几率失效几率2.2 2.2 可靠度的定量表征可靠度的定量表征一一 失效密度函数失效密度函数f(t)f(t)Semiconductor

23、 Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理14 曲线阴影部分的面积代表了时间间隔内的失效率曲线阴影部分的面积代表了时间间隔内的失效率 二二 累计失效率累计失效率 失效概率失效概率1 1 失效概率：器件在特

24、定环境下，在时刻失效概率：器件在特定环境下，在时刻t t以前失以前失效的几率效的几率;2 2 时间内的失效几率可表示为时间内的失效几率可表示为（2）T T 从从则则（3）2 2 累计失效率：累计失效率：从从0t时间内失效的累计量时间内失效的累计量（4）Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability P

25、hysics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理15 （2 2）为为F(t)F(t)在在 时的斜率时的斜率（5）（3 3）实际数据处理中）实际数据处理中（6）（1 1）为图中阴影部分面积为图中阴影部分面积3 f(t)3 f(t)与与F(t)F(t)的关系的关系Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsS

26、emiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理162 2 可靠度与累计失效率（不可靠度）是一组对立可靠度与累计失效率（不可靠度）是一组对立事件。事件。（7）（8）1 1 可靠度即可靠性，指器件在给定时间内和规定可靠度即可靠性，指器件在给定时间内和规定条件下完成规定功能的概率。条件下完成规定功能的概率。三三 可靠度可靠度R(t)R(t)Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor

27、Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理17 1Fit1Fit的物理意义：指的物理意义：指1010亿个产品，在一小时内只亿个产品，在一小时内只允许有一个失效或每千小时只允许有百万分之一的允许有一个失效或每千小时只允许有百万分之一的失效概率。失效概率。（9）（10）四四 瞬时失效率瞬时失效率(t

28、)(t)失效率失效率 1 1 定义：器件在定义：器件在t t时刻的失效率为器件工作到时刻的失效率为器件工作到t t时刻后，在单位时间内的失效率时刻后，在单位时间内的失效率 2 2 失效率的单位失效率的单位Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成

29、电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理18 F(t):F(t):反映的是累计的失效率；反映的是累计的失效率；(t):(t):反映的是反映的是t t时尚未失效的器件时尚未失效的器件,在单位时间在单位时间内的失效率；内的失效率；4(t)4(t)与与f(t)f(t)、F(t)F(t)和和R(t)R(t)间的关系间的关系（11）（12）3 F(t)3 F(t)与与(t)(t)Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconduc

30、tor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理19。（13）则则（15）（16）（14）且Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconduct

31、or Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理20 设在设在 失效的器件数失效的器件数 为为则则五五 产品的寿命特征产品的寿命特征1 1 平均寿命平均寿命某批产品寿命的平均值某批产品寿命的平均值 （1 1）不可修复产品：指失效前的工作或储存）不可修复产品：指失效前的工作或储存的平均时间。的平均时间。（2 2）可修复产品：指两次相邻失效间，工作）可修复产品：指两次相邻失效间，工作时间的平均值，即平均无故障工作时间。时间的平均值，即平均无故障工作时间。Semiconduct

32、or Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理21（1 1）引入寿命引入寿命“方差方差”概念的目的概念的目的了解随了解随机变量（寿命机变量（寿命t t）取值的分散程度。）取值的分散程度。其为，器件寿命其为

33、，器件寿命t t（随机变量）与平均寿命的（随机变量）与平均寿命的差值平方的平均值：差值平方的平均值：（2 2）寿命标准离差则）寿命标准离差则 取算术平方根。取算术平方根。2 2 寿命方差和寿命标准离差寿命方差和寿命标准离差Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集

34、成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理22 （2 2）产品可靠度）产品可靠度r rL L=0.5=0.5时的可靠寿命称为中位寿时的可靠寿命称为中位寿命命,记作记作t t0.50.5，（1 1）可靠度等于给定值）可靠度等于给定值r rL L时时,所对应的工作时间所对应的工作时间t t称为称为可靠寿命可靠寿命,记为记为t tR R；r rL L称为可靠水平称为可靠水平可靠寿命与可靠水平的关系可靠寿命与可靠水平的关系正好是产品失效一半时的时间正好是产品失效一半时的时间3 3 可靠寿命与中位寿命可靠寿命与中位寿命Semiconductor Reliabi

35、lity&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理23 A A，早期失效期，早期失效期由产品本身由产品本身存在的缺陷造成；存在的缺陷造成；B B，偶然失效期，偶然失效期产品最好的工作期，失效率低且产品最好的工作期，失效率低且稳定

36、近似为一常数稳定近似为一常数使用寿命期；使用寿命期；C C，损耗（老化）失效期，损耗（老化）失效期产品使用后期，由于长产品使用后期，由于长期的磨损或疲劳使性能下降，造成失效迅速增加。期的磨损或疲劳使性能下降，造成失效迅速增加。2.3 2.3 器件的失效规律器件的失效规律2.3.1 2.3.1 普通元器件的失效规律普通元器件的失效规律 失效过程明显成失效过程明显成“浴盆状浴盆状”分三个阶段：分三个阶段：普通元器件典型失效率曲线普通元器件典型失效率曲线Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Rel

37、iability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理24半导体器件失效率曲线半导体器件失效率曲线半导体器件的失效规律半导体器件的失效规律一一 半导体器件寿命长的原因半导体器件寿命长的原因 3 3 表面钝化技术的应用。表面钝化技术的应用。1 1 气密性良好，漏气速度小于气密性良好，漏气速度小于 2 2 不存在类似于热阴极等消耗，磨损部件

38、；不存在类似于热阴极等消耗，磨损部件；Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理25 只存在早期失效和偶然失效二个阶段，且在偶只存在早期失效和偶然失效二个阶段，且在偶然失效阶段，

39、失效率低，还随然失效阶段，失效率低，还随t t有递降的趋势，不有递降的趋势，不存在老化失效阶段。存在老化失效阶段。1 1 两种解释两种解释:（1 1）认为老化期很长，各种寿命试验都无法观察）认为老化期很长，各种寿命试验都无法观察到老化失效；到老化失效；（2 2）认为目前的工艺技术水平还不足以使器件寿）认为目前的工艺技术水平还不足以使器件寿命延长到老化失效阶段命延长到老化失效阶段,大多数失效是由于参数退大多数失效是由于参数退化引起的。化引起的。v(t)(t)随随t t而下降，提供了一条提高器件和整机而下降，提供了一条提高器件和整机可靠性水平的有效途径可靠性水平的有效途径 。二二 (t)(t)与与

40、t t的关系曲线的关系曲线Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理26 2.4 2.4 半导体器件常见的失效分布半导体器件常见的失效分布指数分布、威布尔分布和对数正态分布指数分

41、布、威布尔分布和对数正态分布一一 指数分布指数分布1 1 可靠度可靠度 在偶然失效阶段，假定失效率在偶然失效阶段，假定失效率同时可得失效密度函数同时可得失效密度函数f(t)f(t)这即为指数分布的函数形式这即为指数分布的函数形式Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠

42、性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理27v平均寿命平均寿命 即即,失效率失效率 为常数时为常数时,失效率的倒数即为其平失效率的倒数即为其平均寿命均寿命 v 指数分布时，只有指数分布时，只有一一个参数个参数,一旦确定，分布一旦确定，分布也就确定。也就确定。指数分布时的指数分布时的R(t)R(t)曲线曲线v 当当确定时，确定时，R(t)R(t)与与t t的的关系曲线是一负指数曲线关系曲线是一负指数曲线Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&R

43、eliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理28（1 1）设）设则则 指指数数分分布布时时，工工作作时时间间达达平平均均寿寿命命时时只只有有3737器件还能正常工作；器件还能正常工作；（2 2）若）若则则 显然，器件工作时间愈短，可靠度愈高；工作显然，器件工作时间愈短，可靠度愈高；工作时间愈长，可靠度愈底，达平均寿命时，可

44、靠度时间愈长，可靠度愈底，达平均寿命时，可靠度只有只有37%37%。2 2 器件工作时间与可靠度的关系器件工作时间与可靠度的关系则（3 3）若）若则则Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性

45、物理可靠性物理29（1 1）t t0 0 尺度参数，它决定尺度参数，它决定 f(t)f(t)曲线的坡度，表示器件曲线的坡度，表示器件 寿命的长短，寿命的长短，t t0 0 越大，寿命越大，寿命 越长越长(当当 m m 和和 确定时）。确定时）。1 威布尔分布的失度函数不同t0值威布尔分布的失效密度函数二二 威布尔分布威布尔分布 1 1 威布尔分布的失效密度函数威布尔分布的失效密度函数2 2 威布尔分布有威布尔分布有t t0 0、m m 和和 三三个参数个参数Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliabilit

46、y&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理30 m1,m1 m1 时，曲线有一峰值，时，曲线有一峰值，m m 愈大，曲线愈陡；愈大，曲线愈陡；m3m3时时,可用来描述器件损耗（老化）失效阶段。可用来描述器件损耗（老化）失效阶段。m m1 1时，曲线为一负指数曲线时，曲线为一负指数曲线若若 m=1m=1、=0=0、t

47、 t0 0=t=t0 0 时时,则则 此时，此时，t t0 0 相当于平均寿命，可见指数分布相相当于平均寿命，可见指数分布相当于威布尔分布中当于威布尔分布中 m=1,m=1,=0=0 的特例，可的特例，可用来描述器件的偶然失效阶段。用来描述器件的偶然失效阶段。Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliabili

48、ty Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理32（3 3）为位置参数，它决定曲线的起点位置为位置参数，它决定曲线的起点位置 不同不同 值的威布尔分布值的威布尔分布 值表示在不同的时刻器件开始有失效的可能值表示在不同的时刻器件开始有失效的可能 威布尔分布的主要特点是威布尔分布的主要特点是(t)(t)随不同的随不同的m m值而变值而变化，可描述失效分布的几个不同阶段。化，可描述失效分布的几个不同阶段。Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor R

49、eliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability Physics集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与集成电路可靠性与可靠性物理可靠性物理可靠性物理可靠性物理33 式式中中，u u 为为对对数数中中位位寿寿命命，为对数标准离差为对数标准离差 正态分布的正态分布的概率密度概率密度函数函数三对数正态分布三对数正态分布 1 1 正态分布的概率密度函数正态分布的概率密度函数 在在 时，时，f(x)f(x)有一极大有一极

50、大 值；值；愈大，则愈大，则f(x)f(x)愈小愈小;2 2 对数正态分布：随机变量对数正态分布：随机变量“X X”本身不服从正态分布本身不服从正态分布,而他的对数服从正态分布而他的对数服从正态分布;对数正态分布的失效密度函数：对数正态分布的失效密度函数：Semiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability PhysicsSemiconductor Reliability&Reliability