一种芯片可靠性测试装置的测试方法和系统与流程

1.本发明属于芯片技术领域，尤其涉及一种芯片可靠性测试装置的测试方法和系统。


背景技术：

2.芯片的质量特性(quality characteristic)是指与要求有关的产品、过程或体系的固有特性，包括性能、寿命、实用性、可信性、易用性、经济性和美观等属性。可信性是指产品按要求执行的能力，它是产品与时间相关质量特性的集合，包括可用性、可靠性、恢复性、维修性和保障性，在某些情况下还包括诸如环境适应性、耐久性、安全性和信息安全等其他特性。
3.其中，芯片的可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力，其概率称为可靠度。芯片可靠性是芯片产品质量特性中最为基础、最为重要的特性。芯片在实际复杂的工作场景中，存在由于干扰、电源等复杂因素导致的失效问题，进而程序中数据被误擦除、修改的情况，且该问题通常概率性出现，使得芯片控制可靠度和安全性无法达到预期效果。


技术实现要素：

4.本发明目的在于提供一种芯片可靠性测试装置的测试方法和系统，以解决上述的技术问题。
5.为解决上述技术问题，本发明的一种芯片可靠性测试装置的测试方法和系统的具体技术方案如下：一种芯片可靠性测试装置的测试方法，所述装置包括若干个芯片构件、若干个器件单元和一种或多种测试结构，所述测试结构用于对芯片构件和芯片器件进行可靠性能测试，所述方法包括如下步骤：步骤101、根据若干个所述芯片构件和若干个所述器件单元设计至少一种测试结构，且每个所述芯片构件至少与一种所述测试结构对应，每个所述器件单元至少与一种所述测试结构对应；步骤102、对所述测试结构进行可靠性性能测试，得到第一测试结果，并根据第一测试结果判断所述测试结构是否满足预设条件；步骤103、若所述测试结构满足预设条件，对所述测试结构进行可靠性老化测试，并得到第二测试结果；步骤104、根据第一测试结果和第二测试结果判断各个所述芯片构件和各个所述器件单元的可靠性。
6.进一步地，所述步骤2包括如下具体步骤：在对所述测试结构进行可靠性性能测试的过程中，获取与所述测试结构对应的芯片构件或器件单元的第一参数，第一参数包括芯片构件或器件单元的设计功能和需求规
格；获取所述测试结构的第二参数，并得到第一测试结果；根据第一参数和第二参数的差异判断所述测试结构是否满足预设条件。
7.进一步地，所述根据第一参数和第二参数的差异判断所述测试结构是否满足预设条件，包括：计算第一参数和第二参数的差值，并判断差值是否位于预设阈值区间；若差值位于预设阈值区间，判断测试结构满足预设条件；若差值不在预设阈值区间，判断测试结构不满足预设条件。
8.进一步地，对所述测试结构进行可靠性性能测试为初期的可靠性测试，判断这些测试结构是否正常，并获得这些结构和器件单元的基本性能参数，作为比较的基准。
9.进一步地，对所述测试结构进行老化测试过程中，不断地或定期地测量结构和器件单元的性能参数，记录器件单元失效的时间点。
10.进一步地，将所述测试结构置于不同的应力使用环境，并确定所述测试结构的平均寿命、可靠寿命和故障率。
11.本发明还公开了一种芯片可靠性测试系统，包括测试结构设计模块、第一测试模块、第二测试模块和可靠性判断模块；所述第一测试模块，用于对所述测试结构进行可靠性性能测试，得到第一测试结果，并根据所述第一测试结果判断所述测试结构是否满足预设条件；第二测试模块，用于判断所述测试结构是否满足预设条件，对所述测试结构进行可靠性老化测试，并得到第二测试结果；可靠性判断模块，用于根据所述第一测试结果和所述第二测试结果判断各个所述芯片构件和各个所述器件单元的可靠性。
12.进一步的，所述第一测试模块包括第一测试子模块、第二测试子模块和第一判断子模块；所述第一测试子模块用于获取与测试结构对应的芯片构件或器件单元的第一参数，第一参数包括芯片构件或器件单元的设计功能和需求规格；所述第二测试子模块，用于获取测试结构的第二参数，并得到第一测试结果；所述第一判断子模块，用于根据第一参数和第二参数的差异判断测试结构是否满足预设条件。
13.进一步的，所述第一判断子模块包括第一判断单元、第二判断单元和第三判断单元；所述第一判断单元，用于计算第一参数和第二参数的差值，并判断差值是否位于预设阈值区间；所述第二判断单元，用于判断若差值位于预设阈值区间，则测试结构满足预设条件；所述第三判断单元，用于判断若差值不在预设阈值区间，则测试结构不满足预设条件。
14.进一步的，所述第二测试模块用于将测试结构置于不同的使用环境，使得测试结构进入老化进程，并统计测试结构中各个单元的失效时间点；所述第三测试模块，用于将测试结构置于不同的应力使用环境，并确定测试结构的平均寿命、可靠寿命和故障率。
15.本发明的一种芯片可靠性测试装置的测试方法和系统具有以下优点：本发明可以在芯片批量生产前，提前确定相应的芯片数据，使得芯片在实际使用时能够达到预期效果。
附图说明
16.图1为本发明的芯片可靠性测试装置的测试方法流程图；图2为本发明的芯片可靠性测试系统结构框图。
具体实施方式
17.为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种芯片可靠性测试装置的测试方法和系统做进一步详细的描述。
18.芯片一般包括若干个芯片构件和若干个器件单元。工艺可靠性是工厂运用各种技术手段，使用各种材料，根据不同的工艺配方和工艺参数，制造出来的每一种主要的芯片构件或器件单元都必须要满足可靠性的要求。工艺可靠性的验证和评估可以参考可靠性标准（如jedec标准）进行，用户可以根据实际需求设计一系列特定的测试结构（test structure 或 test key）来分别评估所有的芯片构件或器件单元的可靠性。需要说明的是，为了细致地评估每一个结构和每一种器件单元，需要设计多种测试结构。比如，对互连线和绝缘层就需要设计不同的测试结构，对不同宽度或者厚度的互连线也需要分别设计不同的测试结构。当然，对于工艺条件相同、性能参数相同的结构和器件单元，就只需要设计一个测试结构来代表。
19.本发明的一种芯片可靠性测试装置包括若干个芯片构件、若干个器件单元和一种或多种测试结构。测试结构用于对芯片构件和芯片器件进行可靠性能测试。
20.如图1所示，本发明的一种芯片可靠性测试装置的测试方法，包括如下步骤：步骤101、根据若干个芯片构件和若干个器件单元设计至少一种测试结构，且每个芯片构件至少与一种测试结构对应，每个器件单元至少与一种测试结构对应。测试结构用于对芯片进行可靠性能测试。
21.步骤102、对测试结构进行可靠性性能测试，得到第一测试结果，并根据第一测试结果判断测试结构是否满足预设条件。
22.具体的，在对测试结构进行可靠性性能测试的过程中，获取与测试结构对应的芯片构件或器件单元的第一参数，第一参数包括芯片构件或器件单元的设计功能和需求规格；获取测试结构的第二参数，并得到第一测试结果；根据第一参数和第二参数的差异判断测试结构是否满足预设条件。
23.其中，根据第一参数和第二参数的差异判断测试结构是否满足预设条件，包括：计算第一参数和第二参数的差值，并判断差值是否位于预设阈值区间；若差值位于预设阈值区间，判断测试结构满足预设条件；若差值不在预设阈值区间，判断测试结构不满足预设条件。
24.步骤103、若测试结构满足预设条件，对测试结构进行可靠性老化测试，并得到第二测试结果。
25.步骤104、根据第一测试结果和第二测试结果判断各个芯片构件和各个器件单元的可靠性。
26.本发明通过设置与芯片构件或器件单元对应的测试结构，并进行性能测试和老化测试，可以在芯片批量生产前，提前确定相应的芯片数据，使得芯片在实际使用时能够达到预期效果。
27.在一些实施例中，对测试结构进行可靠性性能测试为初期的可靠性测试，判断这些测试结构是否正常，并获得这些结构和器件单元的基本性能参数，作为比较的基准。在这个阶段，也需要设定器件单元失效的标准。
28.在一些实施例中，对测试结构进行老化测试过程中，不断地或定期地测量结构和器件单元的性能参数。记录器件单元失效的时间点，需要说明的是，这里是指广义的时间点，比如，栅氧层的击穿电压。
29.在一些实施例中，可靠性试验是一种获取产品在应力作用下有关信息的手段。如将测试结构置于不同的应力使用环境，并确定所述测试结构的平均寿命、可靠寿命和故障率。
30.如图2所示，本发明的一种芯片可靠性测试系统，包括：测试结构设计模块301、第一测试模块302、第二测试模块303和可靠性判断模块304。
31.第一测试模块302，用于对测试结构进行可靠性性能测试，得到第一测试结果，并根据第一测试结果判断测试结构是否满足预设条件；第二测试模块303，用于判断所述测试结构是否满足预设条件，对所述测试结构进行可靠性老化测试，并得到第二测试结果；可靠性判断模块304，用于根据第一测试结果和第二测试结果判断各个芯片构件和各个器件单元的可靠性。
32.在一种可选的实施例中，第一测试模块302可以包括：第一测试子模块，用于获取与测试结构对应的芯片构件或器件单元的第一参数，第一参数包括芯片构件或器件单元的设计功能和需求规格；第二测试子模块，用于获取测试结构的第二参数，并得到第一测试结果；第一判断子模块，用于根据第一参数和第二参数的差异判断测试结构是否满足预设条件。
33.在一种可选的实施例中，第一判断子模块包括：第一判断单元，用于计算第一参数和第二参数的差值，并判断差值是否位于预设阈值区间；第二判断单元，用于判断若差值位于预设阈值区间，则测试结构满足预设条件；第三判断单元，用于判断若差值不在预设阈值区间，则测试结构不满足预设条件。
34.在一种可选的实施例中，第二测试模块用于将测试结构置于不同的使用环境，使得测试结构进入老化进程，并统计测试结构中各个单元的失效时间点。
35.在一种可选的实施例中，系统还包括：第三测试模块，用于将测试结构置于不同的应力使用环境，并确定测试结构的平均寿命、可靠寿命和故障率。
36.另一方面，本发明实施例还公开了一种电子设备，电子设备包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，计算机程序被所述处理器执行时实现上述芯片的可靠性测试方法的步骤。
37.另一方面，本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述芯片的可靠性测试方法的步骤。
38.可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。