基于測試結構的CMOS工藝可靠性評價方法研究.pdf

1、可靠性是集成電路能否成為產品的關鍵，集成電路廠商在進行集成電路設計時需要重點關注各種可靠性問題。對集成電路可靠性影響最大的是集成電路的制造工藝，但是設計者通常無法獲取直接的工藝可靠性參數(shù)，因此探索一種間接的集成電路工藝可靠性評價方法很有必要。在集成電路的各種評價方法中，基于測試結構的評價方法使用測試結構和測試芯片完成工藝可靠性的評估，可以在沒有直接工藝參數(shù)的情況下評價工藝的可靠性水平。本文首先以集成電路的可靠性為切入點，研究了四種主要的

2、CMOS集成電路可靠性問題，分別是熱載流子注入、負偏置溫度不穩(wěn)定性、經(jīng)時擊穿和電遷移，描述了各種可靠性問題的基本物理機理，并總結了各種可靠性問題對集成電路的影響；然后，基于對這些可靠性問題的研究，結合測試結構的相關理論，提出了評價CMOS工藝可靠性的測試結構設計方案。測試結構包括三大類，分別是評價熱載流子注入和負偏置溫度不穩(wěn)定性的MOSFET，評價經(jīng)時擊穿的MOS電容和評價電遷移的金屬線。由于測試結構的設計需要遵循特定的設計規(guī)則，如果針

3、對每種工藝分別設計測試結構，會導致設計效率低。為了提高測試結構的設計效率，本文根據(jù)測試結構設計方案開發(fā)了一套基于Python語言的CMOS集成電路可靠性測試結構圖形庫，實現(xiàn)了測試結構版圖的自動生成。測試結構圖形庫中包含各種測試結構的參數(shù)化單元，可以根據(jù)用戶指定的參數(shù)自動生成對應的版圖。圖形庫的源代碼可以讀入不同工藝的設計規(guī)則，經(jīng)過編譯后自動生成滿足各種工藝設計規(guī)則的測試結構圖形庫。測試結構圖形庫中還包含焊盤與連接線，大大增強了測試結構的