一种考虑薄弱环节的混合集成电路激活能确定方法

：本发明提供一种考虑薄弱环节的混合集成电路激活能确定方法，它涉及一种混合集成电路的激活能确定方法，属于电子元器件可靠性评价领域。

背景技术

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背景技术：

1、混合集成电路是把半导体集成工艺与薄(厚)膜工艺结合而制成的集成电路。是利用成膜方法制作厚膜或薄膜元件及其互连线，再将若干芯片等微型混合组装、封装。与传统电路相比，混合集成电路具有设计灵活、工艺简单、高精度、可靠性高等优点。近年来，随着混合集成电路的不断发展，混合集成电路类器件在航天、军事等领域的应用越来越广泛。

2、对于混合集成电路类器件而言，失效的根本原因在于其内部存在缺陷和老化。在器件整个寿命周期内，其内部无时无刻不进行着各种各样的物理和化学反应，这在宏观上导致了混合集成电路类器件参数的退化。在这种定义下，激活能是指物质从初始状态到退化状态所需要克服的能量势垒，常记作ea。arrhenius模型说明了退化速率与温度和激活能有关，在同等的温度条件下，激活能越小，器件内部与退化有关的物理化学反应所需要的能量势垒越小，退化越容易发生；激活能越大，器件内部与退化有关的物理化学反应所需要的能量势垒越大,退化越难发生。在激活能确定的情况下，可以根据arrhenius模型确定器件的退化速率，进而完成器件的可靠性评估和寿命预测等。

3、通过多应力水平的加速寿命试验确定激活能和查阅标准给出的激活能取值是目前确定器件激活能的两种主要方法。加速寿命试验需要的试验成本较高；查阅标准确定的激活能不精确。因此提出一种且结果精确、可信度高并且可以降低试验成本的混合集成电路类器件的激活能确定方法很有必要。

4、本发明提出一种考虑薄弱环节的混合集成电路激活能确定方法。可以将确定的混合集成电路的激活能与薄弱环节的激活能进行对比评估，提高确定得到混合集成电路激活能的可信度，也可以针对混合集成电路的薄弱环节开展试验从而降低试验成本，为混合集成电路类器件的评价提供量化依据。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、1.目的：本发明的目的是提供一种考虑薄弱环节的混合集成电路激活能确定方法，为混合集成电路的评价提供量化依据。

2、2.技术方案：

3、本发明形成一种考虑薄弱环节的混合集成电路激活能确定方法，有限仿真和可靠性强化试验考虑并确定混合集成电路的薄弱环节，可以选择针对混合集成电路或薄弱环节开展多应力水平加速退化试验，确定混合集成电路的激活能，为混合集成电路评价提供量化依据。

4、本发明提出一种考虑薄弱环节的混合集成电路激活能确定方法，它包括以下步骤：

5、步骤一：开展混合集成电路薄弱环节仿真，确定薄弱环节。采用ansys有限元仿真软件开展仿真，使用transient therma即瞬态分析模块和static structural即静力学分析模块两个模块，通过分析混合集成电路在不同温度下的热应力和热应变分布情况，包括150℃、165℃和180℃，基于第一强度理论或第四强度理论，判断混合集成电路的薄弱环节。

6、步骤二：通过可靠性强化试验，验证混合集成电路的薄弱环节。可靠性强化试验选用高温步进试验和温度循环试验，各试验设置2只器件；高温步进试验的器件编号记为1号和2号，温度应力从85℃开始，以20℃为一个步进梯度，每个温度保持10h，然后自然放置混合集成电路30min，待其恢复室温后即可开始样品测试，样品测试内容为混合集成电路的主要性能参数，测试结束后立即继续试验，记高温步进试验的最高温度为主要性能指标正常的最高温度；温度循环试验的器件编号记为3号和4号，以详细规范给出的最低工作温度为低温极限，以高温步进试验的最高温度为温度循环试验的高温极限，每个温度保持30min，保证温变时间不超过10min，每循环20次进行一次样品测试，样品测试内容为混合集成电路的主要性能参数。

7、分析可靠性强化试验的性能参数测试结果，选择退化趋势明显且稳定的参数作为混合集成电路的敏感参数；对可靠性强化试验的4只样品进行内部目检，观察形貌变化，若其内部存在形貌发生明显变化的位置，且该位置与步骤一中判断得到的薄弱环节一致，则认为该位置为混合集成电路的薄弱环节。

8、步骤三：确定混合集成电路的激活能ea。在本方法中，可以根据是否基于薄弱环节确定激活能分为两种不同的激活能确定方法，即基于薄弱环节确定激活能和不基于薄弱环节确定激活能；基于薄弱环节确定激活能，即根据本方法步骤二中确定的混合集成电路薄弱环节，针对薄弱环节开展多应力水平加速退化试验，确定该薄弱环节的激活能，近似认为该激活能即为混合集成电路的激活能；不基于薄弱环节确定激活能即传统的激活能确定方法，通过开展多应力水平加速退化试验，分析混合集成电路敏感参数退化数据确定激活能，本方法不再展开介绍。

9、步骤四：评估混合集成电路的激活能结果。若步骤三中基于薄弱环节确定激活能ea，则跳过此步骤；若步骤三中不基于薄弱环节确定激活能，在确定激活能ea后，可以根据步骤二中确定的薄弱环节，查阅标准和文献等资料确定薄弱环节的激活能范围a，若ea∈a，则认为该混合集成电路的激活能为ea合理，否则需要检验上述步骤一、步骤二和步骤三是否有误。3.优点及功效：

10、本发明提供一种考虑薄弱环节的混合集成电路激活能确定方法，该发明的优点是：

11、(1)提供了一种考虑薄弱环节的混合集成电路激活能确定方法，可以确定混合集成电路的激活能，为混合集成电路的评价提供量化依据；

12、(2)本方法在确定激活能的过程中考虑混合集成电路的薄弱环节，可以将确定的混合集成电路的激活能与薄弱环节的激活能进行对比评估，为确定激活能提供方法上的参考。

13、(3)本方法可以选择针对混合集成电路内部的薄弱环节开展多应力水平加速退化试验，从而降低试验成本。

技术特征：

1.一种考虑薄弱环节的混合集成电路激活能确定方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种考虑薄弱环节的混合集成电路激活能确定方法，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的一种考虑薄弱环节的混合集成电路激活能确定方法，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的一种考虑薄弱环节的混合集成电路激活能确定方法，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的一种考虑薄弱环节的混合集成电路激活能确定方法，其特征在于：

技术总结
本发明提供一种考虑薄弱环节的混合集成电路激活能确定方法，步骤如下：步骤一：开展混合集成电路薄弱环节仿真，确定薄弱环节；步骤二：通过可靠性强化试验，验证混合集成电路的薄弱环节；三：确定混合集成电路激活能；四：评估混合集成电路激活能结果；通过以上步骤，有限元仿真和可靠性强化试验考虑并确定混合集成电路的薄弱环节，可以选择针对混合集成电路或薄弱环节开展多应力水平加速退化试验，确定混合集成电路的激活能，为混合集成电路评价提供量化依据。

技术研发人员：黄姣英,李凯,高成,刘宇盟,李明政
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16