半导体芯片和嵌入式设备的患病率不断上升,推动通过芯片集成水平上升和处理能力,以及减少成本和功耗。老化是半导体的一个重大问题,在应用程序需要可靠性或安全性起到至关重要的作用。
图片来源:宏观照片/ Shutterstock.com
半导体老化是什么?
半导体老化是指缓慢失去电特性的半导体器件由于连续使用或长时间暴露于各种环境条件如温度、湿度、辐照、电压力。等过程中,掺杂剂分散、界面恶化,和氧化分解,导致衰老的过程。这些过程导致修改设备的电气性能。
半导体老化的影响
重大影响的半导体老化会引起故障。当一个小工具,其电特性变化,导致减少性能和可靠性。
老化的影响之一是设备的泄漏电流,导致传输质量和减少能耗上升。老化引起的阈值电压下降影响设备的开关特性,如接通和断开时间。
设备的trans-conductance会随着年龄的增长而减少,导致其带宽和增益下降。界面层的恶化由于老化可能导致变化的电容和接口状态的设备。在半导体器件老化,氧化物的分解是一个至关重要的问题。退化的氧化层,它作为绝缘体,可能导致设备故障。
半导体年龄测试的重要性
是至关重要的半导体老化试验,以确保设备的耐用性和性能在它的生命周期。
在几个领域利用半导体器件可靠性是至关重要的,包括飞机、医疗设备和军事。app亚博体育测试半导体确保设备的老化将继续在其整个使用周期操作可靠。
它减少了与设备相关的费用损失。app亚博体育恶化使预防性维护的早期诊断,减少维修和更换费用。
通过检测设备,容易失败,用他们在失败之前,测试半导体衰老延长产品的寿命。此外,测试可以帮助识别设备性能恶化,允许更换或修复。
传统的半导体老化和测试
许多传统的程序是用来评估半导体的老化。
含时绝缘击穿(TDDB)是一种常见的方法测量半导体器件的氧化分解。它需要提供一个电池电压设备的氧化层,确定所需的时间氧化降解。时间失败的设备的可靠性。
热载流子注入(HCI)的测试老化引起的半导体器件热载流子注入。高电压设备运营商产生热,然后注入设备的通道地区。然后小部件的电气性能测试来确定老化的影响。
偏见温度不稳定(发言)是一个方法用于测试半导体器件老化的偏见造成的温度不稳定。过程需要提供偏置电压的仪器和暴露在不同的温度。然后小部件的电气性能测试来确定老化的影响。
Electro-migration (EM)是一个方法用于测试老化的半导体器件由于互联中金属原子的运动。它需要提供当前压力设备的金属线和金属原子所需确定的时间,导致连接失败。
高效半导体老化测试与数据处理
在最新的研究发表在《华尔街日报》微电子的可靠性,研究人员提出了一个高效的老化试验技术,估计,基于中值电压应力恶化的设备电气指标而不是衬底电流,因此减少了测试时间,同时提高其准确性。
进行预测是初始阶段。找借口是初始阶段。为后来的研究作为参考,设备的一些基本特征必须评估开始之前进行预测,以保证设备的完好无损,没有制造错误。典型设备特征阈值电压(Vth),trans-conductance (G米在饱和(我),漏极电流dsat)。使过程相关的测量各种老化效应,电气指标在4%和6%之间的恶化在检测前进行评估。
人机交互效果的漏极电压应力大致操作电压的1.3倍。在这样的电压应力,我dsat退化的几个样品检查。我的恶化率dsat检查在不同电压。我的电压相当于减少了5%dsat被称为漏电压的压力。门的基准电压应力打开通道,看到我dsat恶化,标准操作门电压可以做。
图片来源:aslysun / Shutterstock.com
为了获得模型参数,除了电压值建立在检测前阶段,两个额外的2 V的电压范围内估计漏电压选择压力。使用相同的程序,设备之间的联系确定时间和恶化。然而,随着通道长度的增长在相同的测试条件下,恶化并非显而易见。
随着老化测试下进行over-biased设置加速恶化的电子产品,重要的是适合收集数据到设备老化模型得到现实的参数。最初,首先检查测试数据,和数据大大偏离了。
通常,作为最后的测试值,收到几个样本的均值数据利用。老化试验产生的数据是离散的电子索引值,重要的是要符合处理过的数据开发半导体性能的恶化公式并确定设备的寿命。一个模型的有效性直接影响曲线拟合的准确性。比较是至关重要的加速试验技术对传统测试方法在极端条件下确认其正确性。因此,衰老的建模首先应该执行。
未来趋势
人工智能是流行在半导体业务,并预计在老化测试中发挥很大一部分。AI能够分析大量数据和识别趋势,使它更易于预测老化效果和执行预防性维护。
半导体行业是机器学习中的另一个上升的趋势。它包括计算机教学和学习的数据进行预测。有可能机器学习应用于预测半导体器件老化的影响,提高维护计划。
在半导体行业,无损检测(NDT)程序正变得越来越普遍。这些方法允许电子产品的无损检测,因此降低成本和提高生产力。
现场测试需要评估工具在使用时。这种技术提供了实时数据的设备性能和老化的影响,考虑到预防性维护。
更多的从AZoM:全球半导体市场的当前状态
引用和进一步阅读
梅奥,B。,2022年。导致半导体衰老的原因是什么?。(在线)
可以在:https://semiengineering.com/what-causes-semiconductor-aging/
(2023年3月6日通过)。
杨,x等人。(2023)。一个高效的老化试验新的半导体器件的数据处理方法。微电子的可靠性,143年,114940年。可以在:https://doi.org/10.1016/j.microrel.2023.114940
Lanzieri l .等人。(2023)。回顾老化检测和监测技术在嵌入式系统上。arXiv预印本arXiv: 2301.06804。可以在:https://arxiv.org/abs/2301.0680
免责声明:这里的观点是作者表达他们的私人能力,不一定代表AZoM.com T /有限的观点AZoNetwork这个网站的所有者和经营者。这个声明的一部分条款和条件本网站的使用。