反熔丝现场可编程门阵列编程状况的预估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及反熔丝现场可编程门阵列领域，特别涉及一种反熔丝现场可编程门阵 列编程状况的预估方法。
【背景技术】
[0002] 现场可编程门阵列（FieldProgrammableGateArray,FPGA)是在PAL、GAL、CPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC)领域中的一种 半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限 的缺点。鉴于FPGA的优点，FPGA编程技术显得更加重要，当今流行的编程工艺如下：熔丝 Fuse、反恪丝Anti-fuse、Eprom、Eeprom、Sram。其中一些工艺存在一些缺陷，例如SRAM编程 工艺，由于编程信息存放在RAM中，断电后就会丢失，再次上电时，则需要重新配置，另外， FPGA在太空空间环境下容易受单粒子辐射效应影响，比如：在恶劣的空间环境中容易受到 来自日照区太阳的强烈辐射、高能粒子撞击等影响，形成空间辐射效应，空间辐射效应主要 包括总剂量效应、单粒子翻转、单粒子闩锁、单粒子烧毁等。每种效应对FPGA的性能都有损 伤，造成采集过程中重要数据丢失，特别是对于星载遥测设备，这种空间辐射效应缺陷已经 是一个不可忽视的问题。
[0003] 由于反熔丝FPGA具有抗辐射能力强、可靠性高特点，而作为主控芯片成为外太空 电子系统的一种主流技术，适合航天、军事、工业等各领域。
[0004] 然而，反恪丝FPGA是一次性可编程器件（One-Time-Programming)，由于其编程试 验属于破坏性试验，而影响其编程状况的因素很多，所以待反熔丝FPGA编程全部结束后， 反熔丝FPGA编程质量也已经确定，由于影响编程状况因素的不确定性，在编程后很难根据 成品去分析影响其质量的因素，所以，生产的盲目性导致反熔丝FPGA加工良品率不高，相 应也增加了系统的开发成本。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的各种缺陷，本发明提出了一种反熔丝现场可编程门阵列编程 状况的预估方法，包括：
[0006] 1)将用于承载反熔丝现场可编程门阵列的晶元划分为多个区域；在所述多个区 域内分别植入多个测试用反熔丝器件；
[0007] 2)对所述测试用反熔丝器件的上电极和下电极施加测试电压，将所述测试用反熔 丝器件的中间介质层击穿，为每个测试用反熔丝器件编程；
[0008] 3)获取不同区域内的编程后的测试用反熔丝器件的中间介质层的评估用电阻值， 与预设的参照电阻值比较，确定所述不同区域所对应的现场可编程门阵列功能正常率；
[0009] 4)根据实际进行反熔丝现场可编程门阵列编程欲选取的区域预估编程状况。
[0010] 根据本发明，反熔丝现场可编程门阵列的载体为Wafer(晶元），它是生产集成电 路所用的载体，一般指单晶硅圆片，单晶硅圆片由普通硅砂拉制提炼，经过溶解、提纯、蒸馏 一系列措施制成单晶硅棒，单晶硅棒经过抛光、切片之后，就成为了晶元。晶元是最常用的 半导体材料，按其直径分为4英寸、5英寸、6英寸、8英寸、12英寸14英寸、15英寸、16英 寸、……20英寸以上等。晶元越大，同一圆片上可生产的1C就越多，可降低成本；但要求 材料技术和生产技术更高。
[0011] 经过大量的试验，申请人惊喜的发现：对特定的反熔丝制作工艺而言，影响反熔丝 器件编程状况的最大因素是反熔丝器件在Wafer上的位置因素。如图1所示，反熔丝器件 是一种由两个导电层及介于之间的绝缘介质层构成的半导体器件。未编程时，导电层由于 绝缘介质层隔开，反熔丝两端断路。在外加高压的情况下（编程时），绝缘介质被高电场 击穿，形成导电通道，此时反熔丝的电阻极小，两侧的导电层之间形成电连接，反熔丝短路 (熔通）。反熔丝器件编程即是将高压加在欲编程的反熔丝器件两个导电极板上，将极板间 的绝缘介质击穿形成电阻的过程。通过测量编程后的电阻值，就可推导出反熔丝器件的编 程状况。因此，形成反熔丝的介质层的质量成为影响反熔丝器件编程状况的最大因素。而 介质一般通过CVD(化学气象沉积）工艺来生成，CVD工艺对器件在Wafer的位置较敏感， 一般而言，位于Wafer中心区域的器件介质较薄，而位于Wafer边沿的器件介质较厚，介质 的厚薄直接影响到反熔丝器件的编程状况，因此监视Wafer上不同区域的反熔丝编程特性 就可间接反映出整个Wafer上的反熔丝器件的编程状况，即实现了对反熔丝器件的编程状 况预估。
[0012] 采用本发明的预估方法，可以指导选择较优的布置方式，提升产品质量，确保产品 的可靠性，降低量产成本。
[0013] 在一些实施方式中，其中在所述步骤3)中，对每个区域内的所有测试用反熔丝器 件的中间介质层的电阻值求平均值来计算所述评估用电阻值，所述参照电阻值为采用单个 反熔丝电阻编程后的常规电阻值。
[0014] 在一些实施方式中，在步骤3)中，当某一区域的所述评估用电阻值与参照电阻值 偏差率小于或者等于[0,20% ]时，确定该区域的反熔丝现场可编程门阵列的功能正常率 为 100%〇
[0015] 在一些实施方式中，当某一区域的所述评估用电阻值与参照电阻值偏差率在区间 (20%，40% ]内时，确定该区域的反熔丝现场可编程门阵列的功能正常率为90%。
[0016] 在一些实施方式中，当某一区域的所述评估用电阻值与参照电阻值偏差率在区间 (40%，100% ]内时，确定该区域的反熔丝现场可编程门阵列的功能正常率为70%。
[0017] 在一些实施方式中，当某一区域的所述评估用电阻值与参照电阻值偏差率在区间 大于100%时，确定该区域的反熔丝现场可编程门阵列的功能正常率小于50%。
[0018] 在一些实施方式中，在所述步骤1)中，所述晶元被均匀地分成多个区域。
[0019] 在一