[发明专利]一种基于概率物理的MOS场效应管寿命快速预测方法

说明书

本发明公开了一种基于概率物理的MOS场效应管寿命快速预测方法，通过MOS场效应管高温加速试验，缩短试验时间，定时获取MOS场效应管的导通阻抗数据，为MOS场效应管使用寿命的评估提供充足的数据，针对数据特点，分别采用加速退化建模和加速寿命建模的方法，对导通阻抗数据进行数学分析，预测MOS场效应管在正常工作应力下的使用寿命，为集成电路生产商的元器件选型提供数据支撑。在保证集成电路整体的可靠性水平的前提下控制集成电路的生产成本。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，更具体的说是涉及一种基于概率物理的MOS场效应管寿命快速预测方法。

背景技术

目前，MOS场效应管广泛应用于电子工程上的各类集成电路中，而预测其使用寿命能够为集成电路生产商的元器件选型提供数据支撑。同等条件下选用使用寿命满足生产商要求的MOS场效应管，既能保证集成电路整体的可靠性水平，让MOS场效应管不在集成电路整体使用寿命耗尽前损坏；也能避免MOS场效应管的使用寿命远大于集成电路整体使用寿命，控制集成电路的生产成本。

在MOS场效应管的寿命预测中关键性能参数为导通阻抗，可通过监测导通阻抗随使用时间的变化过程来表征MOS场效应管的性能退化过程。MOS场效应管的导通阻抗随使用时间的变化趋势是逐渐增大，当导通阻抗超过了允许范围时，MOS场效应管不再满足使用要求，导通阻抗即将超过允许范围时对应的使用时间即为MOS场效应管的使用寿命。

由于集成电路自身的产品特点，在投入使用后难以通过监测导通阻抗来评估MOS场效应管的使用寿命。因此集成电路生产商需要在MOS场效应管投入使用前开展试验，通过对试验数据进行分析来评估MOS场效应管的使用寿命。而MOS场效应管在正常工作应力下的使用寿命较长，如果开展常规应力试验，则试验时间较长，试验成本过高，集成电路生产商难以承受，因此需要开展加速应力试验，在保证MOS场效应管满足工作要求的前提下缩短试验时间。

因此，如何实现MOS场效应管寿命快速预测是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于概率物理的MOS场效应管寿命快速预测方法，通过开展MOS场效应管高温加速试验，获取导通阻抗数据，采用加速退化建模和加速寿命建模的方法，对导通阻抗数据进行数学分析，预测MOS场效应管在正常工作应力下的使用寿命，为集成电路生产商的元器件选型提供数据支撑。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于概率物理的MOS场效应管寿命快速预测方法，包括以下步骤：

对待测MOS场效应管样品进行高温加速试验，采集导通阻抗数据；

根据导通阻抗数据中的退化型数据构建加速退化模型，获得待测样品的伪寿命；

根据导通阻抗数据中的寿命型数据，结合待测样品的伪寿命，构建加速寿命预测模型；

将待预测的工作应力水平输入加速寿命预测模型中，获得待测MOS场效应管在工作应力下的使用寿命分布。

优选的，高温加速试验的试验应力水平不得少于3个，且所有试验应力强度不能超过MOS场效应管的极限工作应力，每个试验应力水平下试验样品的数量不得少于3个；每个试验应力下的试验时间确定方法为：先估算出每个试验应力下大概的加速因子，然后用MOS场效应管在正常工作应力下的预期使用寿命分别除以各自的加速因子，得到MOS场效应管在各个试验应力下的预期热疲劳寿命，每个试验应力下的试验时间不少于对应预期使用寿命的三分之一。

优选的，所述退化型数据为导通阻抗数据中位于预设允许范围的导通阻抗值，构建加速退化模型的过程为：

将每个试验应力下每个样品的退化型数据输入到构建的退化模型中进行拟合，获得每个试验应力下每个样品对应的加速退化模型；退化模型表达式为：

y(t)＝at+b      (1)