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SoC热载流子退化的嵌入式测试技术研究及IP开发

作　者: 赵俊晖
导　师: 庄奕琪
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 可靠性热载流子退化嵌入式测试
分类号: TN386
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

随着MOS集成电路技术进入超深亚微米时代,热载流子效应变得更加严重,使得热载流子效应对于MOS器件和电路可靠性的影响越来越大,对热载流子效应的研究变得越来越重要。鉴于此,本文做了以下相关研究工作:首先,本文概括的介绍了集成电路热载流子可靠性研究的国内外研究动态,分析了MOSFET热载流子退化的失效机理,研究了抗热载流子退化效应的可靠性设计方法,并通过BERT的模拟验证了其有效性。从而为CMOS集成电路的可靠性设计提供了很好的参考依据;其次,本文在深入研究和了解相关的热载流子效应机理和测试方法的基础上,提出了一种热载流子退化的嵌入式实时预测方法,并在0.13微米CMOS混合信号工艺下完成了预测电路和版图设计。当VLSI热载流子退化引起的瞬态性能退化超过预设的界限时,本预测电路会发出一个报警信号。它只占用很小的芯片面积,同时它几乎不与被测电路共用信号(除上电复位信号和电源信号外),从而几乎不会给被测系统带来干扰;最后,提出一种用于本热载流子退化测试电路的基于JTAG总线的测试访问接口,即应用JTAG总线作为外界访问嵌入式测试系统测试结果的接口。本JTAG接口能在电路正常工作时获取报警输出信号,其与外界仅需满足IEEE 1149.1标准的五条控制线相连,极大的节省了VLSI预测系统与外界的I/O资源。总而言之,本论文所提出的热载流子退化测试技术克服了以往可靠性模拟,可靠性评估耗时而不精确的缺点,同时突破了离线测试无法测试被测电路实际的制造工艺和环境因素等对电路退化的影响和限制,从而具有非常好的科研和应用价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-13
  1.1 研究背景及选题依据  9-10
  1.2 国内外相关科技发展动态  10-11
  1.3 本文的主要工作和意义  11
  1.4 本文的章节安排  11-13
第二章热载流子效应及抗热载流子退化设计方法  13-23
  2.1 集成电路中的可靠性问题  13-14
  2.2 热载流子效应概述  14-18
    2.2.1 氧化层中的电荷  14-15
    2.2.2 热载流子效应  15-17
    2.2.3 热载流子效应与器件退化  17-18
  2.3 抗热载流子退化的器件结构与工艺加固  18-22
    2.3.1 轻掺杂漏结构（LDD）及改进的LDD 结构  19-21
    2.3.2 双扩散漏结构（DDD）  21
    2.3.3 抗热载流子工艺加固设计  21-22
  2.4 本章小结  22-23
第三章 CMOS 电路的抗热载流子退化电路设计  23-35
  3.1 CMOS 电路抗热载流子退化电路设计原理  23-24
  3.2 CMOS 电路抗热载流子退化电路设计的模拟验证  24-33
  3.3 本章小结  33-35
第四章 MOS 热载流子退化嵌入式测试技术及其电路设计  35-54
  4.1 热载流子退化的嵌入式测试技术研究  35-40
    4.1.1 嵌入式测试技术的优点和必要性  35-36
    4.1.2 热载流子退化的嵌入式测试策略  36-40
  4.2 嵌入式预测电路的设计与仿真  40-49
  4.3 预测单元电路的测试结构  49-51
  4.4 预测电路单元的适用性及IP 库建立展望  51-53
  4.5 本章小结  53-54
第五章基于JTAG 总线的测试访问接口设计  54-66
  5.1 JTAG 的原理与功能  54-57
    5.1.1 JTAG 的组成与框架  54-56
    5.1.2 边界扫描链的功能及JTAG 指令  56-57
  5.2 预测系统JTAG 总线接口的设计  57-64
  5.3 本章小结  64-66
第六章结束语  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-71
攻读硕士学位期间的研究成果  71-72

SoC热载流子退化的嵌入式测试技术研究及IP开发

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