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第一章　可靠性概念及其主要数量特征1

§1.1　产品的可靠度1

一、可靠性的定义1

二、可靠度R（t）1

目录1

§1.2　产品的失效特征2

一、失效分布函数F（t）2

二、失效密度函数f（t）2

三、失效率函数λ（t）4

四、失效分布函数、失效密度函数和失效率的关系4

五、微电子器件与电路的失效规律5

§1.3　产品的寿命特征7

一、平均寿命7

二、寿命方差和寿命标准离差7

一、威布尔分布8

三、可靠寿命与中位寿命8

§1.4　微电子器件常见的失效分布8

二、指数分布9

三、正态分布10

四、对数正态分布11

§1.5　产品可靠性指标间的内在联系12

思考题14

参考资料14

第二章　可靠性试验及数据处理方法15

§2.1　可靠性试验15

§2.2　寿命试验16

一、寿命试验简单介绍16

二、寿命试验应注意的几个问题17

二、筛选条件的选择18

§2.3　可靠性筛选18

一、可靠性筛选的目的和意义18

三、筛选方法的简单介绍19

§2.4　威布尔分布寿命试验结果的图估计法21

一、威布尔概率纸的结构原理21

二、威布尔概率纸上描图的方法24

三、利用威布尔概率纸估计威布尔参数24

§2.5　利用威布尔概率纸估计寿命特征值26

一、？、？、F（μ）、F（σ）四把刻度尺26

二、寿命特征值的估计27

§2.6　加速寿命试验及其数据处理28

一、加速寿命试验的理论依据29

二、加速寿命试验的加速变量与应力水平31

三、加速寿命试验结果的数据处理程序31

思考题33

参考资料34

第三章　微电子器件、电路可靠性抽样检查35

§3.1 概述35

§3.2　计数抽样检查的原理36

一、抽样检查的接收概率36

二、抽样检查特性曲线37

三、关于两种错误判断38

四、p0和p1的选取方案38

§3.3　一次计数抽样检查39

§3.4　二次计数抽样检查40

§3.5　国家标准GB2828、GB2829的使用方法及其特点41

一、GB2828-87的使用方法41

二、失效率抽样检查的的λ方案45

§3.6　失效率抽样检查45

一、失效率的抽样检查方案45

三、GB2828与GB2829特点分析45

二、GB2829-87的使用方法45

三、器件失效率等级鉴定方案48

§3.7　平均寿命抽样检查49

一、指数分布定时截尾寿命试验抽样方案49

二、指数分布序贯寿命试验抽样方案50

思考题51

参考资料51

第四章　微电子器件的可靠性问题——表面失效机理52

§4.1 微电子器件的失效模式和失效机理52

一、失效模式和失效机理52

二、失效模式模型52

§4.2 二氧化硅层缺陷对器件性能的影响54

一、氧化层针孔对器件性能的影响54

二、其他氧化层缺陷对器件性能的影响55

§4.3　二氧化硅中正电荷对器件性能的影响56

一、pn结反向漏电56

二、二氧化硅中正电荷对反向击穿电压的影响60

三、二氧化硅中正电荷对晶体管小电流hFE的影响63

§4.4　硅-二氧化硅的界面陷阱电荷对器件性能的影响65

一、界面陷阱电荷引起晶体管小电流hFE下降65

二、hFE雪崩衰退效应65

三、界面陷阱电荷的“产生和复合”噪声68

四、界面陷阱电荷对MOS器件性能的影响69

思考题69

参考资料70

第五章　微电子器件的可靠性问题——体内失效机理71

§5.1 热电破坏引起器件的失效71

一、二次击穿的性质71

二、晶体管的安全工作区74

三、功率管的抗烧毁措施75

§5.2 晶体缺陷对器件性能和可靠性的影响76

一、点缺陷对器件性能的影响77

二、位错对器件性能的影响78

三、层错对器件性能的影响80

四、微缺陷对器件性能的影响80

五、二次缺陷对器件性能的影响81

六、吸除技术82

§5.3　辐射造成微电子器件的失效83

一、辐射的基本效应83

二、辐射对微电子器件性能的影响84

§5.4　温度对微电子器件性能的影响88

一、温度对器件电参数的影响88

二、晶体管直流电流放大系数随温度的变化及其改善办法89

参考资料92

思考题92

第六章　微电子器件的可靠性问题——电极系统及封装的失效机理93

§6.1　金属化系统介绍93

§6.2　金属化系统的失效机理93

一、机械损伤93

二、铝的电迁移94

三、浅结器件中铝金属化膜造成EB结短路97

四、热循环引起铝金属化再结构造成器件失效98

五、铝金属化膜的电化反应造成器件失效99

六、氧化层台阶处金属膜断路99

七、过合金造成器件失效101

§6.3　芯片焊接失效机理102

一、银浆粘结102

二、合金粘结102

三、银的迁移造成pn结短路104

二、金属互化物使Au-Al系统失效104

一、工艺差错造成失效104

§6.4　引线键合的失效机理104

四、热循环使引线疲劳而失效105

五、沾污造成引线腐蚀而开路失效106

六、内涂料开裂造成断丝106

七、键合应力过大造成失效106

八、外引线的失效106

§6.5　封装与半导体器件的可靠性107

一、封装与器件可靠性108

二、金属封装的失效机理108

三、塑料封装的失效机理109

思考题110

参考资料110

一、MOS器件按比例缩小的问题111

二、栅介质的可靠性问题111

§7.1 概述111

第七章　微电子电路的可靠性问题——超薄栅介质的可靠性111

三、薄氧化层与器件可靠性的关系112

§7.2　薄栅氧化层击穿112

一、漏电112

二、介质膜的击穿113

§7.3　热载流子注入效应115

一、n-MOS的热电子效应116

二、CMOS集成电路的热载流子注入效应116

三、热载流子注入效应对MOS器件性能的影响117

四、热载流子引起器件衰退的机理118

五、影响热载流子效应的主要因素119

六、提高抗热载流子效应的措施120

一、栅氧化层可靠性评估121

§7.4　研究超薄栅介质可靠性的测试结构121

二、测量栅绝缘层中陷阱电荷质心的新技术123

思考题124

参考资料124

第八章　微电子电路的可靠性问题——常见的失效机理125

§8.1 微电子电路的静电损伤125

一、静电放电损伤模型125

二、静电放电敏感性126

三、静电损伤的失效模式及失效机理127

四、静电放电失效的防护措施128

§8.2 电过应力失效130

§8.3 VLSI中金-半接触系统的可靠性131

一、铝-硅接触系统131

二、金属-硅化物-硅接触系统133

一、VLSI的电迁移性质135

§8.4　VLSI与电迁移135

二、电迁移引起VLSI互连膜失效率预测136

§8.5　CMOS集成电路的闭锁效应137

一、闭锁效应及其失效机理137

二、CMOS电路产生闭锁效应的失效条件138

三、CMOS电路抗闭锁效应的方法138

§8.6　核辐射对微电子电路的影响140

一、双极集成电路140

二、CMOS集成电路141

三、几种集成电路的耐辐射特性141

§8.7　动态存贮器中的软误差142

一、产生存贮器软失效的两种失效机理143

二、产生软误差的条件143

三、软误差与临界电荷的关系144

一、MOS RAM失去接触窗口和产生寄生晶体管145

§8.8　工艺缺陷造成的失效145

四、降低软误差率的方法145

二、SOS的背沟道效应和岛边缘的界面陷阱146

三、局部氧化中的鸟嘴和白带效应146

思考题147

参考资料148

第九章　微电子器件与电路失效分析149

§9.1 概述149

一、失效分析的意义、作用149

二、失效分析的一般程序149

§9.2　分析中几种常用方法介绍151

一、结截面显示方法151

二、内涂料去除方法152

三、纯化层等的去除方法153

四、材料缺陷的显示方法153

一、异常击穿特性曲线154

五、扩散管道的显示方法154

§9.3　从失效器件的特性曲线分析失效机理154

二、晶体管异常输出特性曲线158

三、MOS管异常输出特性曲线161

四、测试分析时应该注意的几个问题162

§9.4　失效分析举例163

一、硅npn中功率管分段击穿特性分析163

二、硅pnp管的漏电失效分析164

三、高频小功率器件的接触失效164

四、硅npn平面中功率三极管的低击穿165

五、集成电路腐蚀开路失效166

六、彩电两片机行场扫描电路分析167

思考题168

参考资料168

一、电子束轰击试样产生的各种信息169

第十章　失效分析技术169

§10.1 电子显微镜分析169

二、扫描电子显微镜171

三、闪频扫描电镜174

四、透射电子显微镜175

§10.2　电子微探针分析175

§10.3　质谱分析和离子微探针分析175

一、质谱分析176

二、离子微探针分析176

§10.4　光电子能谱分析178

§10.5　俄歇电子能谱分析179

一、俄歇电子能谱仪的工作原理179

二、俄歇电子能谱在微电子器件失效分析中的应用180

三、综合性能分析装置182

一、红外热分析法183

§10.6　红外显微分析183

二、红外电视显微分析184

§10.7 X射线貌相分析185

§10.8　微电子器件的检漏技术186

一、密封有效期和检漏标准186

二、氦质谱检漏187

§10.9　深能级瞬态谱分析189

一、基本原理189

二、DLTS的应用190

思考题193

参考资料193

附录195

Ⅰ．正态分布的密度函数表195

Ⅱ．正态分布表196