ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ РОВЕДЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА И НАДЕЖНОСТИ 

Мишанов Роман Олегович, аспирант, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева (443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, 34), mishanov91@bk.ru
Пиганов Михаил Николаевич, доктор технических наук, профессор, кафедра конструирования и технологии электронных систем и устройств, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева (443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, 34), kipres@ssau.ru
Перевертов Валерий Петрович, кандидат технических наук, доцент, кафедра наземных транспортно-технологических средств, Самарский государственный университет путей сообщения (443066, Россия, г. Самара, Первый безымянный пер., 18), vperevertov@yandex.ru

621.382

DOI

10.21685/2307-4205-2018-2-6

Актуальность и цели. Определение электрических параметров интегральных микросхем, изготовленных по КМОП-технологии, для проведения индивидуального прогнозирования (ИП) показателей качества и надежности является важной составляющей процесса прогнозирования надежности, так как от их выбора значительно зависит как корректность прогнозов, так и их точность. При этом выбор параметров должен быть обоснован в соответствии с результатами физико-химических методов исследования отказов ИМС, изготовленных по конкретной технологии. Также немаловажным является учет статистических данных отказов КМОП ИМС.
Материалы и методы. Систематизация информации по видам, признакам, причинам, механизмам отказов, а также возможным дефектам структуры ИМС в совокупности со статистическими данными по отказам позволяет выявить контролируемые параметры КМОП ИМС, несущие информацию о потенциальной надежности изделий. Определение электрических параметров КМОП ИМС, имеющих тенденцию к раннему выходу за установленные пределы и несущих информацию о наиболее вероятных отказах для данной технологии изготовления, позволяет получить необходимую точность прогнозов.
Результаты. Приведенная в работе информация предназначена для определения набора электрических параметров КМОП ИМС для проведе ния ИП в зависимости от предполагаемых дефектов структуры и механизмов отказов, протекающих в структуре ИМС. Также в работе рассматривается влияние поражающих факторов космического пространства, что актуально для КМОП ИМС специального назначения.
Выводы. Изменениям некоторых электрических параметров ИМС соответствует широкий набор возможных причин, механизмов отказов и дефектов. Такие параметры целесообразно использовать в качестве исходных данных для проведения ИП. Установлено, что набор электрических параметров может значительно изменяться при подозрениях на конкретные дефекты при изготовлении ИМС.

Ключевые слова

надежность, качество, безопасность, отказ, КМОП-микросхема, индивидуальное прогнозирование, электрические параметры, механизм отказов, виды отказов, причины отказов, дефект

 Скачать статью в формате PDF

1. Абрамов, О. В. Актуальность проблемы обеспечения надежности / О. В. Абрамов // Надежность и качество сложный систем. – 2014. – № 3 (7). – С. 3–7.
2. Абрамов, О. В. Существует ли в нашей стране проблема надежности? / О. В. Абрамов // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. – 2014. – Т. 1. – С. 5–6.
3. Авакян, А. А. Закон распределения отказов элементов и систем электроники / А. А. Авакян, А. Г. Дмитриенко // Надежность и качество сложных систем. – 2013. – № 1. – С. 47–53.
4. Tyulevin, S. V. Methods of bipolar microcircuits learning experiment / S. V. Tyulevin, M. N. Piganov, E. S. Erantseva // CEUR Workshop Proceedings. – 2017. – Vol. 1904. – P. 209–213.
5. Саушев, А. В. Структура процесса управления состоянием сложных электротехнических систем / А. В. Саушев // Надежность и качество сложных систем. – 2013. – № 3. – С. 23–30.
6. Готра, З. Ю. Контроль качества и надежность микросхем : учебник для техникумов / З. Ю. Готра, И. М. Николаев. – М. : Радио и связь, 1989. – 168 с.
7. Пиганов, М. Н. Индивидуальное прогнозирование показателей качества элементов и компонентов микросборок / М. Н. Пиганов. – М. : Новые технологии, 2002. – 267 с.
8. Пиганов, М. Н. Прогнозирование надежности радиоэлектронных средств / М. Н. Пиганов, С. В. Тюлевин // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Сер.: Информатика. Телекоммуникации. Управление. – 2009. – Вып. 1. – С. 175–182.
9. Тюлевин, С. В. Структурная модель индивидуального прогнозирования параметров космической аппаратуры / С. В. Тюлевин, М. Н. Пиганов // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. – 2008. – Вып. 1. – С. 92–96.
10. Piganov, M. Individual prognosis of quality indicators of space equipment elements / M. Piganov, S. Tyulevin, E. Erantseva // The experience of designing and application of CAD systems in microelectronics (CADSM 2015) : Proceeding XIII international conference. – Ukraine, Lviv, 2015. – P. 367–371.
11. Mishanov, R. Individual forecasting of quality characteristics by an extrapolation method for the stabilitrons and the integrated circuits / R. Mishanov, M. Piganov // The experience of designing and application of CAD systems in Microelectronics (CADSM 2015) : Proceeding XIII international conference. – Ukraine, Lviv, 2015. – P. 242–244.
12. Федоров, В. К. Контроль и испытания в проектировании и производстве радиоэлектронных средств / В. К. Федоров, Н. П. Сергеев, А. А. Кондрашин ; под ред. В. К. Федорова. – М. : Техносфера, 2005. – 205 с.
13. Горлов, М. И. Геронтология кремниевых интегральных схем / М. И. Горлов, В. А. Емельянов, А. В. Строгонов ; отв. ред. Б. И. Казуров. – М. : Наука, 2004. – 240 с.
14. Харченко, В. А. Проблемы надежности электронных компонентов / В. А. Харченко // Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. – 2015. – Т. 18, № 1 (69). – С. 52–57
15. ГОСТ 18683.0-83. Микросхемы интегральные цифровые. Общие требования при измерении электрических параметров.
16. ГОСТ 18683.1-83. Микросхемы интегральные цифровые. Методы измерения статических электрических параметров.
17. ГОСТ 18683.2-83. Микросхемы интегральные цифровые. Методы измерения динамических электрических параметров.
18. Иванов, А. О. Экспериментальные исследования радиационной стойкости элементной базы бортовой аппаратуры космических аппаратов / А. О. Иванов, А. Г. Кохановский, Г. В. Кремез, В. П. Лачугин // Труды Военно-космической академии им. А. Ф. Можайского. – 2013. – № 641. – С. 12–18.
19. Пирогов, Ю. А. Повреждения интегральных микросхем в полях радиоизлучения / Ю. А. Пирогов, А. В. Солодов // Журнал радиоэлектроники. – 2013. – № 6. – С. 1–38.
20. Попов, В. Д. Пострадиационный эффект в ИС. Неразрушающий контроль качества ИС / В. Д. Попов // Электроника : Наука, Технология, Бизнес. – 2002. – № 4. – С. 36–41. 
21. MIL-STD-883E. Method 1019.5. Ionizing radiation (total dose) test procedure.
22. Романова, М. П. Сборка и монтаж интегральных микросхем : учеб. пособие / М. П. Романова. – Ульяновск : УлГТУ, 2008. – 95 с.
23. Blech, I. A. Electromigration in Thin Aluminum Films on Titanium Nitride / I. A. Blench // Journal of Applied Physics. – 1976. – Vol. 47. – Р. 1203–1208.
24. Black, J. R. Mass transport of aluminum by momentum exchange with conduction electrons / J. R. Black // Proc. IEEE International Reliability Physics Symposium. – 1967. – Р. 148–159.
25. Averbuch, A. Computation for electromigration in interconnects of microelectronics devices / A. Averbuch, M. Israeli, I. Ravve, I. Yavneh // Journal of Computational Physics. – 2001. – Vol. 167. – P. 316–371.
26. Синтез топологии стандартных КМОП ячеек с учетом эффекта электромиграции / В. П. Розенфельд, Л. А. Зинченко, Р. Л. Мазиас, Ю. Г. Смирнов, С. В. Сомов, И. Г. Топузов // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем – 2008 : сб. науч. тр. / под общ. ред. А. Л. Стемпковского. – М. : ИППМ РАН, 2008. – С. 120–125.
27. Соколов, В. И. Физические аспекты надежности интегральных схем / В. И. Соколов, С. Н. Лавренко // Физические аспекты надежности интегральных схем : сб. тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. – Воронеж, 1993. – С. 42–44.
28. Беренштейн, Г. В. Прогнозирование качества ИС на основе анализа внутренних напряжений / Г. В. Беренштейн, А. М. Дьяченко // Физические основы надежности и деградации полупроводниковых приборов : сб. тез. докл. 3-й всес. конф. – Кишинев, 1991. – Ч. II. – С. 136.
29. Грушко, Н. С. Диагностика надежности кремниевых фотоприемников с p-n переходом / Н. С. Грушко, С. В. Бунярский // Физические основы надежности и деградации полупроводниковых приборов : сб. тез. докл. 3-й всес. конф. – Кишинев, 1991. – Ч. II. – С. 127.
30. Малинин, А. Ю. Анализ требований к полупроводниковым приборам / А. Ю. Малинин, Ю. Н. Кузнецов, Л. А. Иванютин, Б. В. Кутубидзе // Электронная техника. Сер.: Материалы. – 1978. – Вып. 3. – С. 34–39.
31. Горячев, Н. В. Структура автоматизированной лаборатории исследования теплоотводов / Н. В. Горячев, И. Д. Граб, А. В. Лысенко, Н. К. Юрков // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. – 2011. – Т. 2. – С. 119–120.
32. Юрков, Н. К. Технология производства электронных средств : учебник / Н. К. Юрков. – 2-е изд., испр. и доп. – СПб., 2014. – 480 с.
33. Юрков, Н. К. Алгоритм моделирования процессов развития латентных технологических дефектов печатных плат / Н. К. Юрков, И. И. Кочегаров, Е. А. Данилова // XII Всероссийское совещание по проблемам управления ВСПУ-2014 : сб. тр. – М. : Изд-во ИПУ РАН, 2014. – С. 7092–7097.