一种芯片设计阶段可靠性评估方法和装置的制造方法_2

文档序号:9432799阅读:来源:国知局

[0039]步骤107:判断后仿真结果是否如果满足功能模块的需求,如果满足则转入步骤108 ;如果不满足将转入步骤104修改版图,直到后仿真结果能够满足功能模块的需求;
[0040]步骤108:进行制版流片,像流水线一样通过一系列工艺步骤制造芯片的过程,这就是流片。
[0041]步骤109:最后流片后,将芯片封装并进行产品可靠性试验。产品可靠性试验是为了解、评价、分析和提高产品的可靠性而进行的各种试验的总称。产品可靠性试验的目的是:发现产品在设计、材料和工艺等方面的各种缺陷,经分析和改进,使产品可靠性逐步得到增长,最终达到预定的可靠性水平;为改善产品的战备完好性、提高任务成功率、减少维修保障费用提供信息;确认是否符合规定的可靠性定量要求。
[0042]步骤110:如果产品可靠性试验通过,产品发布,研发完成;如果产品可靠性试验未通过则转入步骤101或步骤104。
[0043]由上述方法可以看出,在传统的芯片开发流程中,芯片设计阶段并不包括可靠性的评估,如果产品可靠性试验不能通过的就需要重新芯片设计,会对产品的上市时间造成很大的影响。
[0044]实施例二
[0045]如图2所示,本发明的提出的芯片设计阶段可靠性评估方法,包括:
[0046]步骤201:首先要进行芯片的市场调研,确定芯片的功能,根据芯片的功能划分功能模块;依据定义好的功能模块的功能进行电路的网表设计,在电子设计自动化中,网表(netlist),或称连线表,是指用基础的逻辑门来描述数字电路连接情况的描述方式。
[0047]步骤202:将BS頂器件模型导入网表中进行电路的仿真,此步骤为前仿真;根据BS頂器件模型对网表设计阶段的电路进行仿真的步骤为芯片设计领域的公知常识,在相关工业标准中有详细描述,在此不再赘述。
[0048]步骤203:判断前仿真结果是否能满足功能模块的需求,如果能则转入步骤204 ;如果不能则返回步骤201,修改电路网表进而再次仿真,直到能够满足所定义的功能模块的需求。
[0049]步骤204:进行版图绘制,即根据网表的连接关系、电流、功耗等边界条件绘制版图。
[0050]步骤205:在版图绘制完成后,提取布线后的寄生的电容和电阻;
[0051]步骤206:根据BS頂器件模型对提取后的网表进行再次仿真,此步骤称为后仿真;后仿真与前仿真的操作步骤类似,区别主要在于仿真的时间节点不同。
[0052]步骤207:判断后仿真结果是否如果满足功能模块的需求,如果满足则转入步骤208 ;如果不满足将转入步骤204修改版图,直到后仿真结果能够满足功能模块的需求;
[0053]步骤208:在后仿真结果满足功能模块的需求时,根据老化BS頂器件模型再次仿真。
[0054]步骤209:判断步骤208中的仿真结果是否满足功能模块的需求,如果满足则转入步骤210 ;如果不满足则转入步骤201或者步骤204。
[0055]步骤210:进行制版流片,像流水线一样通过一系列工艺步骤制造芯片的过程,这就是流片。
[0056]步骤211:最后流片后,将芯片封装并进行产品可靠性试验。产品可靠性试验是为了解、评价、分析和提高产品的可靠性而进行的各种试验的总称。产品可靠性试验的目的是:发现产品在设计、材料和工艺等方面的各种缺陷,经分析和改进,使产品可靠性逐步得到增长,最终达到预定的可靠性水平;为改善产品的战备完好性、提高任务成功率、减少维修保障费用提供信息;确认是否符合规定的可靠性定量要求。
[0057]步骤212:如果产品可靠性试验通过,产品发布,研发完成;如果产品可靠性试验未通过则转入步骤201或步骤204。
[0058]本发明的芯片设计阶段可靠性评估方法,基于传统的器件老化方法和现有工业标准的BS頂器件模型,将两者相互结合起来,在芯片设计阶段就能评估出芯片的寿命;与传统的开发流程相比较,可以大大的缩小产品的开发周期,减少修改光刻板的次数,进而降低开发成本。
[0059]实施例三
[0060]以下对老化BS頂器件模型的构建方法进行详细描述,并可根据老化BS頂器件模型,基于微电子行业的失效标准(器件特性衰减10%)建立寿命预测模型,该寿命预测模型综合考虑了热载流子注入、负温度偏置不稳定效应、氧化膜的经时击穿等失效模式。
[0061]根据测试器件的特性参数退化量(衰减程度)与应力时间来确定在相应应力条件下的器件寿命,找到器件寿命与某种应力变量的关系,定出所需的常数,从而外推到正常工作条件下的寿命,也即通过老化试验,得出器件的特性在特定工作下随时间变化的关系,通过关系式(即芯片测试时间一芯片寿命的关系)就可以计算器件在不同的工作条件下、工作多长时间器件的特性能衰减多少。
[0062]应用传统BS頂器件模型可以推算出器件寿命,但是无法对芯片整体功能进行寿命预测。寿命预测模型是通过器件老化试验提取器件特性在特定工作下随时间变化的关系而建立的,不仅能够在可靠性工程师总结出的失效标准基础上预测器件的寿命,而且通过建立与时间相关的老化BS頂器件模型(将器件随时间衰退的特性嵌入到BS頂器件模型中),完成对电路的可靠性预测,进而建立寿命预测模型,也就是说,寿命预测模型是通过老化BS頂器件模型来实现的。
[0063]如图3所示,建立老化BS頂器件模型的方法包括:
[0064]步骤301:首先对测试器件(芯片)进行晶圆级老化试验,包括热载流子注入、负温度偏置不稳定效应、氧化膜的经时击穿等可靠性测试项目,如图3所示,在测试中需要对器件的每一种失效模式(热载流子注入、负温度偏置不稳定效应、氧化膜的经时击穿等器件性能衰退10%或以上时)进行不同应力的老化测试,包括温度、温度梯度、电压、电流等应力条件。
[0065]步骤302:分别对热载流子注入、负温度偏置不稳定效应、氧化膜的经时击穿效应后测试器件的特性(包括阈值电压、饱和电流、跨导等参量,不限于此)进行拟合,提取出相应失效模式的加速因子,即包括温度、温度梯度、电压、电流等;
[0066]步骤303:根据不同失效模式下提取出来的加速因子,计算出测试器件的各特性(包括阈值电压、饱和电流、跨导等参量,不限于此)随使用时间变化的衰退的程度,比如阈值电压从A退化到B随使用时间变化的特征曲线。器件特性退化到预先设定比例时所对应的时间,即老化时间,并根据老化时间一芯片寿命的关系,即能够得到器件的工作寿命,也就是揭示了老化时间与测试器件工作寿命的关系。
[0067]基于上述得出的不同应力条件下,老化时间与测试器件工作寿命的关系,根据不同失效模式下提取出来的加速因子,计算出测试器件特性(如阈值电压,饱和电流,跨导等参量)随时间变化的参量,也就是在与器件寿命对应的老化时间点的器件特性参量;
[0068]步骤304:根据步骤S303计算得出的器件特性参量,对传统的BS頂器件模型进行修正,获得老化BS頂器件模型。也就是将测试器件的老化因素(如阈值电压,饱和电流,跨导等参量等)考虑到传统BS頂模型中去,该步骤通过加速老化时间的不同,提取工作寿命为5年、10年或20年的器件参数,建立适用于寿命预测的老化器件BS頂器件模型。
[0069]实施例四
[0070]本发明还提出了一种芯片设计阶段可靠性评估装置,如图4所示,包括:
[0071]网表设计模块41,用于根据确定的芯片功能划分功能模块,并根据所述功能模块的需求进行网表设计;
[0072]前仿真
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