《12华师大电子产品可靠性复习题.》.doc

电子产品可靠性复习题 可靠性工作最根本的目的是提高IC质量水平和可靠性水平。 可靠性物理研究器件的失效机理 — 其不仅包括芯片，而且还包括器件的内外引线和封装即器件的整体。 可靠性物理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)，并作出可靠性评估，以调整对新产品的可靠性设计、生产中的质量控制以及器件的正确使用,以最终提高器件的可靠性。 可靠性的定义： 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。 规定的条件 —— 电路工作时所处的环境条件、负荷大小以及工作方式； 规定的时间 —— 电路完成规定功能的工作时间,也即正常工作的时间； 规定的功能 —— 电路的性能技术指标。 失效密度函数f(t) 定义：产品在t时刻,在单位时间内失效的概率。 失效概率：器件在特定环境下，在时刻t以前失效的几率。 累计失效率：从0→t时间内失效的累计量。 可靠度的定义：指器件在给定时间内和规定条件下完成规定功能的概率。 1Fit的物理意义：指10亿个产品，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失效概率。 F(t):反映的是累计的失效率。 λ(t):反映的是t时尚未失效的器件,在单位时间内的失效率。 平均寿命——某批产品寿命的平均值。 不可修复产品：指失效前的工作或储存的平均时间。 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。 固定电荷Qf： 固定电荷是由Si-SiO2界面附近过剩的Si离子或者说是氧空位引起的，其存在于SiO2中，距Si-SiO2界面约几十埃的范围内。 固定电荷的面密度是固定的，不随外加偏压和Si表面势变化； SiO2层厚度、Si衬底掺杂类型及浓度（1014—1017/cm3内）对Qf无明显影响； 在相似的工艺条件下，Qf随晶体的取向而明显变化，并按（111）（110）(100) 顺序递减，近似呈3：2：1。 可动离子电荷Qm： 氧化层中的可动离子电荷(Li+、K+、Na+等碱金属离子和H＋离子等）其中以钠离子（Na+）影响最大； 原因：钠性质活泼；含量高；在SiO2中的扩散数仅次于 H ，比 B、P、As 大近万倍。 抑制可动离子电荷Qm： 由于Si–SiO2界面存在氧化物电荷，引起器件参数不稳定，其中，影响最大的为可动离子电荷（例如 Na+ ),为减少SiO2 中Na+沾污和降低SiO2中Na+的活性,在工艺中采取钝化措施。 钝化主要从三方面进行： “无Na+” SiO2的生长； 减弱Na+的活性； 防止芯片制成后Na+的二次沾污。 界面陷阱电荷Qit： 起源于Si—SiO2界面的结构缺陷、氧化感生缺陷以及金属杂质和辐射等因素引起的一些缺陷。这种结构缺陷可接受空穴或电子而带一定电荷，即界面陷阱电荷。 氧化层陷阱电荷Qot ： 主要来源：Si-SiO2系统受到χ射线、γ射线、高能乃至低能各种辐射后产生的电子－空穴对；也可以是雪崩或非雪崩下热载流子注入产生的电子－空穴对。 Qot可以是正电荷，也可以是负电荷，其取决于SiO2陷阱中俘获的是空穴还是电子。 位移辐射效应： 辐射粒子与晶体中的原子发生碰撞，使晶格中的原子位移变成间隙原子，而在原来位置上留下空位，从而形成空位-间隙原子对（Frenkel缺陷），这种现象称为位移辐射效应。 电离辐射效应： 当辐射粒子与晶体中的电子相互作用时，把能量传给电子，使电子脱离原来运动的轨道，成为自由电子，而原子则变为带正电的离子，这一过程称为电离辐射效应。 单粒子效应： α射线、高能中子束和宇宙射线中的高能重粒子作用产生的结果称为单粒子效应。 它使DRAM的存储单元产生可以恢复的失效（或误差）--软误差。 辐射吸收剂量: 辐射吸收计量是指在辐射环境下，材料单位质量所吸收的能量，单位为 Gy (戈瑞) 国际单位制(SI)：表达式为 m2?s-2 与SI单位并用的另一单位：rad (拉德)，其中 1rad＝吸收能量100erg(尔格)/g(克) 1Gy＝100 rad 材料不同吸收计量也不同，所以吸收计量需注明是什么材料，例如Gy(Si)或rad(Si)。 中子辐射积分通量(n : 它表明了材料及器件受到位移效应影响的大小,由单位面积照射的中子数表示为: 中子数/cm2 。 可靠性试验： 凡是为提高产品可靠性、考核产品可靠性、评价和分析产品可靠性而进行的试验。 它包括器件在各种环境条件和工作条件下的模拟试验和使用试验。 可靠性试验的目的： 在研制阶段选择最佳设计方案和工艺方案； 在生产过程中确保器件的设计指标； 制定合理的工艺筛选条件； 研究器件的失效机理 。 可靠性试验的分类： 依据试验目的可分为： 工程可靠性试验——以提高产品固有可靠性为目的；