一种力电热多场耦合下微电子产品可靠性测试方法

摘要

本发明公开了一种力电热多场耦合下微电子产品可靠性测试方法，属于微电子产品可靠性测试与寿命预测技术领域。该方法步骤为：（1）测量待测样品的初始电阻，设定电阻变化阈值；（2）在恒温条件下对测试样品施加电流载荷，测试样品的电阻变化，进一步得出电迁移指数前因子A、电流常数n和电迁移激活能Q_em；（3）在温度循环载荷下测试样品的电阻变化，进一步得出非弹性剪切应变范围Δγ₀，疲劳延性指数c，疲劳延性系数ε_f；（4）在温度循环载荷和电流载荷耦合作用下测试样品的电阻变化，进一步得出指数前耦合因子β和电流耦合因子l；（5）对应不同电流密度和温度循环条件，根据公式（3）计算微电子产品的服役寿命。

主权项

一种力电热多场耦合下微电子产品可靠性测试方法，其特征在于：该方法首先在特定实验条件下测试微电子产品单场电迁移、单一热循环和力电热多场耦合条件下样品的平均失效时间，然后通过多场耦合条件下的服役寿命评价公式及测试中得到的参数，计算出不同电流密度和温度循环条件下微电子产品的服役寿命；具体包括如下步骤：(1)测量待测样品的初始电阻，设定电阻变化阈值；(2)在恒温条件下对测试样品施加电流载荷，测试样品的电阻变化；以样品电阻变化超过阈值为样品失效判据，测试样品的平均失效时间MTTF；根据公式(1)得出电迁移指数前因子A、电流常数n和电迁移激活能Q_em；$MTTF={\mathrm{Aj}}^{-n}\exp \left(\frac{Q_{em}}{kT}\right)---\left(1\right)$其中：j为电流密度，k为玻尔兹曼常数，T为温度；(3)在温度循环载荷下测试样品的电阻变化；以样品电阻变化超过阈值为样品失效判据，测试样品的平均失效时间N_f0；然后根据公式(2)得出非弹性剪切应变范围Δγ₀；$N_{f0}=\frac{1}{2}{\left(\frac{{\mathrm{\Delta \gamma }}_0}{2{ϵ}_f}\right)}^{1/c}---\left(2\right)$其中，疲劳延性指数c和疲劳延性系数ε_f为由材料自身决定的常数；(4)在温度循环载荷和电流载荷耦合作用下测试样品的电阻变化；以样品电阻变化超过阈值为样品失效判据，测试样品在多场耦合条件下的平均失效时间N_f；然后根据公式(3)得出指数前耦合因子β和电流耦合因子l；其中，Δt为温度循环周期；(5)计算微电子产品的服役寿命：根据公式(3)计算不同电流密度和温度循环条件下微电子产品的服役寿命；所述特定实验条件是指：测试电流密度范围为1×10³～9.9×10⁴A/cm²；测试温度范围为‑50～200℃，升温速度10～50℃/分钟，降温速度10‑50℃/分钟，温度循环周期15～120分钟；温度循环的最低温度‑50～20℃可调，保温时间1～45分钟可调；温度循环的最高温度60～200℃可调，保温时间1～45分钟可调。