用于集成电路端口浪涌电压击穿失效的复现方法和失效模拟电路与流程

本申请涉及电子元器件失效分析领域，具体而言，涉及一种用于集成电路端口浪涌电压击穿失效的复现方法和失效模拟电路。

背景技术：

1、集成电路是一种新型、微型的半导体元器件，是信息和通信领域的基础和核心部件，在推动国家经济发展、社会进步、提高人民生活水平、保障国家安全等方面发挥着广泛而重要的作用。集成电路在半导体四大类产品中占比达81％，我们生活中使用到的几乎所有电子产品都少不了集成电路的存在。

2、随着集成电路的广泛应用，对其可靠性的要求也越来越高，因此集成电路的失效分析技术就变得尤为重要。同时由于集成电路的集成度不断提高，工艺尺寸不断缩小，集成电路的失效分析也面临着巨大的挑战。端口浪涌电压击穿是集成电路最常见的失效模式，对其可靠性构成极大威胁。因此有必要对此类失效模式开展详细研究，明确该失效模式下的失效机理，以提高集成电路的可靠性。失效复现是失效分析中的重要环节，是验证失效机理正确性的最有效的方法。然而，目前针对集成电路的浪涌电压击穿失效，并没有专门的设备开展失效复现。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种用于集成电路端口浪涌电压击穿失效的复现方法和失效模拟电路，用以复现集成电路端口浪涌电压击穿失效。

2、第一方面，本发明提供一种用于集成电路端口浪涌电压击穿失效的复现方法，包括以下步骤：

3、s01、样品、设备准备，其中，准备的样品包括已开封的原始失效模拟电路和失效复现样品，准备的设备包括电容器、单刀双掷继电器、可调直流稳压电压源以及用于样品端口i-v特性测试的晶体管图示仪；

4、s02、电容充放电电路连接，其中，在所述电容充放电电路中，所述单刀双掷继电器的常闭端与所述可调直流稳压电压源电性连接，所述单刀双掷继电器的常开端与所述失效复现样品的端口电性连接，所述电容器与所述可调直流稳压电压源和所述失效复现样品的端口电性连接；

5、s03、样品端口电容放电操作及基于所述晶体管图示仪得到i-v特性曲线测试，其中，所述样品端口电容放电操作包括：基于所述可调直流稳压电压源输出的稳定电压重复多次对所述电容器充电，以重复多次对所述失效复现样品进行放电操作，直至所述失效复现样品的i-v特性发生变化；

6、s04、开封所述失效复现样品并得到所述失效复现样品的失效形貌，并对比所述失效复现样品的失效形貌、所述原始失效模拟电路的失效形貌，若所述失效复现样品的失效形貌与所述原始失效模拟电路的失效形貌不一致，跳回执行s03步骤，直至所述失效复现样品的失效形貌与所述原始失效模拟电路的失效形貌一致。

7、本申请第一方面通过步骤s01、s02和s03能够复现集成电路端口浪涌电压击穿失效，从而便于操作人员判断集成电路的失效是否由集成电路端口浪涌电压击穿引起。

8、在可选的实施方式中，s01步骤中，所述电容器为电解电容器。

9、本可选的实施方式可将电解电容器作为电容器，

10、在可选的实施方式中，s01步骤中，所述可调直流稳压电源的电压调节范围为0v-380v。

11、本可选的实施方式可使可调直流稳压电源的电压在0v-380v这一范围调节，从而可复现不同能量大小的失效。

12、在可选的实施方式中，步骤s02中，所述失效复现样品为电源芯片，其中，所述单刀双掷继电器的常开端与所述电源芯片的输入端口电性连接，所述单刀双掷继电器的常闭端与所述可调直流稳压电源电性连接。

13、本可选的实施方式能够将电源芯片作为失效复现样品，进而能够复现电源芯片的失效。同时，通过单刀双掷继电器的常开端与所述电源芯片的输入端口电性连接，所述单刀双掷继电器的常闭端与所述可调直流稳压电源电性连接，可避免单刀双掷继电器接反。

14、在可选的实施方式中，步骤s03中，所述电容器的充电电压按步进方式设置，其中，开始时采用50v为步进，然后根据所述失效复现样品的烧毁严重程度增大或减小步进。

15、在可选的实施方式中，步骤s03中，所述失效复现样品每进行一次电容放电后，测试一次所述失效复现样品的i-v特性曲线。

16、在可选的实施方式中，所述失效复现样品的i-v特性曲线的测试精度在微安级别以上。

17、本可选的实施方式将失效复现样品的i-v特性曲线的测试精度在微安级别以上，可确保测试精度满足预设要求。

18、在可选的实施方式中，步骤s04中，基于化学开封方式或者机械开封方式对所述失效复现样品进行开封。

19、本可选的实施方式可基于化学开封方式或者机械开封方式对所述失效复现样品进行开封。

20、在可选的实施方式中，步骤s04中，若所述失效复现样品的烧毁严重程度高于所述原始失效模拟电路的烧毁严重程度，则减小所述电容器的容值，若所述失效复现样品的烧毁严重程度低于所述原始失效模拟电路的烧毁严重程度，则增大所述电容器的容值。

21、第二方面，本发明提供一种失效模拟电路，所述失效模拟电路基于如前述实施方式任一项所述的方法得到。

技术特征：

1.一种用于集成电路端口浪涌电压击穿失效的复现方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s01步骤中，所述电容器为电解电容器。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s01步骤中，所述可调直流稳压电源的电压调节范围为0v-380v。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s02中，所述失效复现样品为电源芯片，其中，所述单刀双掷继电器的常开端与所述电源芯片的输入端口电性连接，所述单刀双掷继电器的常闭端与所述可调直流稳压电源电性连接。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s03中，所述电容器的充电电压按步进方式设置，其中，开始时采用50v为步进，然后根据所述失效复现样品的烧毁严重程度增大或减小步进。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s03中，所述失效复现样品每进行一次电容放电后，测试一次所述失效复现样品的i-v特性曲线。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述失效复现样品的i-v特性曲线的测试精度在微安级别以上。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s04中，基于化学开封方式或者机械开封方式对所述失效复现样品进行开封。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s04中，若所述失效复现样品的烧毁严重程度高于所述原始失效模拟电路的烧毁严重程度，则减小所述电容器的容值，若所述失效复现样品的烧毁严重程度低于所述原始失效模拟电路的烧毁严重程度，则增大所述电容器的容值。

10.一种失效模拟电路，其特征在于，所述失效模拟电路基于如权利要求1-9任一项所述的方法得到。

技术总结
本申请提供一种用于集成电路端口浪涌电压击穿失效的复现方法和失效模拟电路，其中，复现方法包括：基于所述可调直流稳压电压源输出的稳定电压重复多次对所述电容器充电，以重复多次对所述失效复现样品进行放电操作，直至所述失效复现样品的I‑V特性发生变化等步骤。本申请能够复现集成电路端口浪涌电压击穿失效。

技术研发人员：孙哲,谢振锋,范思绮
受保护的技术使用者：中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室））
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15