基于加速退化试验的模拟IC长寿命评估技术研究

发布时间：2020-11-20 19:18

　　整机系统的长寿命指标是保障国家安全的前提和基础,为适应国际形势和整机系统应用的要求,整机系统必须具备长期贮存、随时可用和能用的特点,即具备高的可靠性。模拟集成电路作为其核心组成部分之一,其长期贮存寿命和长期工作寿命已成为一项非常重要的指标。由于高可靠长寿命的模拟集成电路在正常的试验条件下,能够获得的失效数据甚少,导致采用传统的基于失效数据的可靠性分析将变得很困难。而基于性能退化的可靠性分析已成为一个新方向,成为了一种评估高可靠模拟集成电路的可靠性和寿命的有效方法。对于退化缓慢的高可靠长寿命的模拟集成电路,可以通过提高某些应力水平的方式加速其性能退化过程。基于参数退化的寿命评估技术与传统寿命试验相比,退化数据可以提供更精确的寿命估计,并更具有可靠性和合理性。本论文以高可靠模拟集成电路为研究对象,开展适应模拟集成电路特点的加速退化试验方案的优化设计技术、复合应力下的加速退化可靠性试验实施方法及长寿命评估技术研究,实现模拟集成电路在规定条件下的长寿命评估。主要内容为:1.模拟集成电路退化敏感参数和失效判据研究。2.模拟集成电路加速退化试验优化设计技术研究。对适用于模拟集成电路特点的加速退化试验理论和试验方法等进行深入的研究,实现基于优化设计的加速退化试验技术对高可靠模拟集成电路长寿命的准确、高效的评估。3.模拟集成电路长寿命评估技术验证研究。对选取的运算放大器SF-XXX、驱动器SW-XXX、数模转换器SDA-XXX为代表的三类典型高可靠模拟集成电路分别进行复合应力条件下的加速贮存/工作退化试验和正常贮存/工作应力下的退化试验,将加速贮存/工作退化试验外推得到的寿命数据与正常贮存/工作退化试验外推得到的寿命数据进行对比分析,验证加速条件下拟合得到的器件敏感参数退化轨迹曲线函数和寿命分布函数的一致性以及加速退化模型的准确性。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN40
【部分图文】：

温度应力,敏感参数,情况,百分比

电子科技大学硕士学位论文况来确定电路的敏感参数，监测的电路参数变化如表 3-3 所示。表 3-3 监测的 SW-XXX 电参数变化情况参数名 IDDISSIIIOHIOLVOHVOLΔVO单位 mA mA μA mA mA V V V规范值 ≤5 ≤5 ≤500 ≤-40 ≥40 ≥4 ≤-4 ≤0.15平均变化量0.0223 0.0217 0.0402 1.669 2.083 0.047 0.006 0.0015百分比 0.45% 0.43% 0.01% 4.17% 5.21% 1.18% 0.15% 1.02%根据表3-3，选择试验前后变化百分比最大的参数 IOL为SW-XXX的敏感参数数据进行分析。将每个工作温度应力下所有样品的 IOL变化情况在同一坐标系绘，如图 3-1 所示：

直方图,温度应力,寿命,直方图

(a) (b) (c)图 3-2 SW-XXX 在工作温度应力(a)100℃、(b)125℃、(c)150℃下的伪寿命直方图观察伪寿命直方图，发现其大致符合正态分布的规律。根据经验，半导体集成电路的寿命通常符合对数正态分布，其概率密度满足：21 ln( )21( )2tf t et (t 0) （3-4）其平均值和方差满足：2( )2mean e （3-5）2 22var iance (e 1)e （3-6）使用 Origin 数据分析软件对三个温度应力下的伪寿命数据进行对数正态分布拟合，如图 3-3 所示。

温度应力,寿命,对数正态,拟合