[实用新型]电迁移预警电路实时在线监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子故障预测和健康管理技术，特别是涉及一种电迁移预警电路实时在线监测系统。 

背景技术

随着MOS(Metal Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体)器件的集成电路在各行业中的广泛应用，其在生产和使用过程中电学特性退化引起的可靠性问题也变得越来越突出。而且随着现代电子技术的飞速发展，电子元器件及器件组的尺寸己进入纳米量级，其金属互连在整个集成电路芯片中所占的面积越来越大。现今，金属互连的电迁移失效问题已成为制约大规模集成电路技术发展的瓶颈，同时也成为当前MOS器件可靠性研究的热点。 

电迁移现象是引起集成电路失效的一种重要原因，由其引起的集成电路可靠性问题也就成为研究热点。研究发现，影响互连引线电迁移的因素十分复杂，包括工作电流聚集、焦耳热、温度梯度、晶粒结构、晶粒取向、界面组织、应力梯度、合金成分、互连尺寸及形状等。电迁移现象是由于在电流分布密度作用下金属中的离子位移所致，是金属互连中的金属原子受到运动的电子作用引起的物质输运现象,它首先表现为电阻值的线性增加，到一定程度后就会引起金属膜局部亏损而出现空洞，或引起金属膜局部堆积而出现小丘或晶须，最终导致突变失效，严重影响集成电路的寿命。尤其，随着芯片集成度的提高，互连引线变得更细、更窄、更薄，因此其中的电流密度越来越大。在较高的电流密度作用下，互连引线中的金属原子将会沿着电子运动方向更容易发生电迁移现象。因此，对电迁移现象的研究越来越得到重视。 

EPHM（Electronic Prognostics and Health Management，电子故障预测和健康管理）技术是一种新兴的以失效物理为基础，用于预测和评估电子产品（或系统）在实际环境中的可靠性的技术。与传统的故障诊断技术相比，它可以对电子系统的故障尽早监测和识别，并具备对电子系统的健康进行管理、状态进行 预测的能力。根据电路中的具体失效机理设计的预警电路可以在芯片失效之前及时地发出预警信号。可集成的电迁移预警电路属于EPHM技术的一个重要分支，它利用片内的可靠性监视器，能够在器件退化到指定界限时发出报警信号，从而降低了对可靠性建模的依赖，避免系统的致命故障。 

显然，电迁移预警电路在正式推入商业化应用之前，测试实验验证是一个必不可少的环节。传统电迁移预警电路采用手工测试方法，每次都需人工读取仪器测试数据，并同时记录测试结果，直到试验结束为止。这种方法能满足连续测试时间短、测试次数少的测试要求。然而，集成电路中金属发生电迁移导致失效的时间比较久，而且在电迁移预警电路测试中，须一直不间断地监测其预警信号，从而连续不间断测试时间将非常长，同时所需采集的数据量也将非常大。显然，传统的电迁移预警电路手工测试方法无法满足电迁移预警电路测试时间长、所采集与保存数据量大的这一要求。因此，亟待发展一种更佳的电迁移预警电路实时在线监测技术。 

实用新型内容

基于此，有必要针对上述传统电迁移预警电路手工测试方法测试时间短、所采集与保存数据量少的问题，提供一种电迁移预警电路实时在线监测系统。 

一种电迁移预警电路实时在线监测系统，包括：电源、信号源、电路夹具、信号监测与数据采集设备、控制端；所述电路夹具与被测电迁移预警电路、电源、信号源、信号监测与数据采集设备分别相连接，所述信号监测与数据采集设备还与所述控制端相连接。 

本实用新型的电迁移预警电路实时在线监测系统，实现了信号监测与数据采集设备与控制端之间的互连与通讯，通过控制端向信号监测与数据采集设备发出控制指令，把信号监测与数据采集设备上对电迁移预警电路实时监测的数据进行采集，并将所采集的数据传回控制端进行保存，从而实现了实时在线监测电迁移预警电路的预警信号并自动进行数据采集和保存的功能，满足了电迁移预警电路测试时间长、所采集与保存数据量大的要求。而且本实用新型的电迁移预警电路实时在线监测系统简单易行，方便高效，便于推广应用，具有较 好的市场应用前景。 

附图说明

图1为本实用新型的一种电迁移预警电路实时在线监测系统的结构示意图； 

图2为实施例中电迁移预警电路管脚的结构示意图； 

图3为实施例中电迁移预警电路报警前的输入与输出关系曲线； 

图4为实施例中电迁移预警电路报警后的输入与输出关系曲线。