[发明专利]半导体器件失效时刻预测方法、装置、设备及介质

说明书

本公开实施例公开了一种半导体器件失效时刻预测方法、装置、设备及介质。本公开实施例提供的半导体器件失效时刻预测方法，包括：获取所述半导体器件的静态参数的第一阶段测试数据，其中，所述测试数据为时间序列数据；基于所述第一阶段测试数据和预先构建的差分整合移动平均自回归ARIMA模型得到所述半导体器件的第二阶段预测数据；基于所述半导体器件的第二阶段预测数据确定所述半导体器件的失效时刻。本公开实施例的技术方案解决了现有的HCI测试耗时过长，无法满足工业生产过程中产品数量大、工期紧的需求的技术问题，大幅缩短了半导体器件失效时刻的获取时长，降低了测试成本，提高了测试效率。

技术领域

本公开涉及半导体器件测试技术领域，具体涉及一种半导体器件失效时刻预测方法、装置、设备及介质。

背景技术

随着半导体工艺，尤其是CMOS工艺进入纳米量级，器件的特征尺寸已经逼近了物理极限，此时，小尺寸器件的各种效应在理论建模过程中已经不能被忽视。作为器件可靠性研究热点的热载流子注入（Hot Carrier Injection，HCI）效应，对其损伤特性及相应损伤特性物理模型的研究已经相对成熟，该损伤特性物理模型是通过加速应力试验建立的一种经验模型。加速应力试验是研究半导体器件可靠性的一种测试方法，旨在缩短测试时间，它在控制失效机制相同的前提下，通过增加应力，加速器件退化过程，进而在短时间内获得器件失效率等信息，然后再外推出器件在正常工作状态下的特征参数和表征器件可靠度的信息。

然而，即便采用上述HCI加速应力试验也需要占用大量时间才能收集到足够的可靠性建模试验数据。以将0.18μm工艺下生产的1.8V NMOS器件的漏端饱和电流Idsat_t作为试验的测试对象为例，现有HCI加速应力试验至少需要持续进行到所述漏端饱和电流Idsat的退化量偏离初始值10%，才能为所述损伤特性物理模型提供足够的试验数据。为满足上述要求，需要在分别对栅极和漏极施加VDS=-2.6V，VGS=1.4V的应力条件下持续超过10万秒。由于在工业生产过程中产品数量大、工期紧，现有HCI加速应力试验的测试时长无法满足实际生产需求。

发明内容

为了解决相关技术中的问题，本公开实施例提供一种半导体器件失效时刻预测方法、装置、设备及介质。

第一方面，本公开实施例中提供了一种半导体器件失效时刻预测方法。

具体地，所述半导体器件失效时刻预测方法，包括：

获取所述半导体器件的静态参数的第一阶段测试数据，其中，所述测试数据为时间序列数据；

基于所述第一阶段测试数据和预先构建的差分整合移动平均自回归ARIMA模型得到所述半导体器件的第二阶段预测数据；

基于所述半导体器件的第二阶段预测数据确定所述半导体器件的失效时刻。

根据本公开实施例，其中，所述半导体器件的静态参数为受热载流子效应影响整体单向平稳退化的参数。

根据本公开实施例，所述半导体器件的静态参数的第一阶段测试数据是对应时间区间为（0，t1]的测试数据，所述半导体器件的静态参数的第二阶段预测数据是对应时间区间为（t1，t2]的预测数据，其中，0为测试的起始时刻，t1为所述静态参数的变化值达到第一预设阈值的时刻，t2为所述静态参数的变化值达到第二预设阈值的时刻。

根据本公开实施例，所述基于所述第一阶段测试数据和预先构建的ARIMA模型预测所述半导体器件的第二阶段预测数据，包括：

确定所述第一阶段测试数据中，初始值的波动值小于第三预设阈值的时刻为t3，确定时间区间[t3，t1]对应的测试数据为所述半导体器件的静态参数的第三阶段测试数据；

基于所述第三阶段测试数据和预先构建的ARIMA模型预测所述半导体器件的第二阶段预测数据。

根据本公开实施例，其中，所述ARIMA模型采用以下方式构建：