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微电子器件可靠性 可靠性(广义狭义 产品在“”内和“规定条件”下，完成“规定的能力 可靠度 产品在规定时间t内和规定条件下，完成规定功能的概率，称为产品的可靠度记为R(t) 失效机理是指失效的物理、化学变化过程，微观过程可以追溯到原子、分子尺度和结构的变化，但与此相对的是它迟早也要表现出的一系列宏观性能、性质变化，如疲劳、腐蚀和过应力等。 失效分析 失效分析是指产品失效后，通过对产品及其结构、使用和技术文件的系统研究，从而鉴别失效确定失效原因、机理和失效演变的过程。这门就是失效分析。 失效模式是指失效的外在直观表现形式和过程规律，通常指测试或观察到的失效现象、失效形式，如开路、短路、参数漂移、功能失效等。 失效密度函数 定义：它表示在t时刻附近的单位时间内，失效样品数占样品总数的百分比。 失效密度函数： 失效率函数 t的产品，在t时刻后单位时间内发生失效的概率，称为该产品在时刻t的失效率函数，记为λ(t)。 平均寿命 定义：）不可复的产品或不值得的产品失效前的平均工作时间 （2）可修复的产品平均无故障的工作时间。 串联系统、并联系统与旁联系统 (1) 串联系统：组成系统的所有单元中任一单元的故障都会导致整个系统故障的称为串联系 统。当几个单元相互独立，系统可靠度： 当各单元的寿命分布均为指数分布时，系统的寿命也服从指数分布，系统的故障率为单元的故障率之和： 当各单元服从指数分布时系统可靠度： 系统的平均故障间隔时间： (2) 并联模型：组成系统的所有单元都发生故障时，系统才发生故障的称为并联系统。当个单元相互独立，系统不可靠度： 当系统各单元的寿命分布为指数分布时，对于最常用的两单元并联系统，有 当系统各单元的寿命分布为指数分布时，对于n个相同单元的并联系统，有 (3)旁联系统: 组成系统的各单元只有一个单元工作，当工作单元故障时，通过转换装置接到另一个单元继续工作，直到所有单元都故障时系统才故障，称为旁联系统。 Si-SiO2系统中的电荷 （1）固定氧化物电荷f；（）离子电荷m；（）陷阱电荷 Qit；（）陷阱电荷ot；）2）机械应力和热变应力（3）二次击穿（4）热击穿（5）栅氧击穿（6）金铝键合失效 IC器件的主要失效机理 （1）过电应力（2）静电损伤（3）闩锁效应（4）电迁移（5）栅氧击穿（6）与时间有关的介质击穿（7）金铝键合失效（8）“爆米花效应” 爆米花效应 塑封元器件塑封材料内的水汽在高温下受热发生膨胀，使塑封材料与金属框架和芯片间发生分层效应，拉断键合丝，从而发生开路失效。 电子元器件选用应遵循的原则 （1）?元器件的技术条件、技术性能、质量等级等均应满足装备的要求； （2）?选用被列入优选手册的元器件或被实践证明产品质量过硬产品； （3）?尽量压缩品种规格，提高同类元器件的复用率； （4）?在满足整机电气性能指标和可靠性要求的前提下，选用廉价的元器件和库存元器件； （5）尽量优先选用国标或部标的元器件，再选用厂标的元器件。 电子元器件在应用时应重点考虑的问题 1）降额使用。有意识的降低施加在元件上的工作应力。 （2）热设计。元器件的布局、安装等过程必须充分考虑到热的因素。 （3）抗辐射问题。元器件通常要受到来自各种射线的损伤，进而使整个电子系统失效。目前国内外已陆续研制了一些抗辐射加固的半导体器件。 （4）防静电损伤。由于设备、材料及操作者的相对运动，均可能因摩擦而产生几千伏的静电电压。 （5）操作过程的损失问题。比如印刷电路板的安装、焊接、清洗过程中的机械损伤。 （6）存储和保管问题。如库房的温度和湿度应该控制在规定的范围之内。 微电子器件失效的一般规律 微电子器件的失效随时间的统计分布规律曲线呈浴盆状，如下图所示： 第一阶段为早期失效期：由器件结构、生产流程等引起的产品本身缺陷引发，随时间迅速下降。第二阶段为偶然失效期：t)低且稳定，接近常数，持续时间较长失效的原因随机性的、偶然的因素造成的。 失效期(t)为递增型特点后期失效迅速提高，大批产品失效报废。失效原因产品长期工作造成的。栅氧击穿 （1）SiO2-Si界面处发生缺陷的积累，积累的缺陷达到一定程度后，使局部区域的电场达到某一临界值。 ②反馈击穿阶段：在热、电正反馈作用下，使氧化层击穿。 （2）C、O等的微量杂质含量。 ②工艺控制。采取有效洁净措施，防止Na+、灰尘微粒等玷污。改进工艺生长氧化层，提高栅氧质量。 静电放电 静电放电是指两个具有不同电位的物体，由于直接接触或静电电场感应引起的两个物体间的静电电荷的转移。静电对电子产品产生损害的特点 、分析的复杂性、具有潜在性、的随机性静电损坏的一般机理 （1）：静电电压作用半导体器件P