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CMOS集成电路潜在缺陷的最小电压检测
来源:本站整理  作者:佚名  2009-08-18 09:48:22



2.2 阈值电压的偏移
    如果一个晶体管有一个很大的阈值电压偏移,那它的跨导将会很小。因此晶体管的驱动能力就会很低,继而在周期转化中会有更多的额外延迟。下面将会初步研究由阈值电压偏移所引起的最小电压的变化。

   
    最小电压的另一个定义就是使得芯片状态转换无限延迟的临界电压。上面的公式中,CL是寄生电容,Cα是感生电容,W/L是栅级与源漏极的尺寸比,VDD是电源电压,Vt是芯片正常运行的最小电压,△V是阈值电压偏移量。式(1)是CMOS门电路的延迟计算公式。根据式(1),当VDD=Vt时,电路的延迟会无限大,因此合格芯片的最小电压就是处于Vt的临界值。当阈值电压有一定偏移△V时,延迟计算公式如式(2)所示,当VDD=Vt+△V时,延迟将会无限大。因此可见,由于阈值电压偏移的存在,芯片的最小电压增加了,偏移量越大,最小电压增加量就越大。
2.3 电性通道开路的最小电压
    电性通道开路是不正常厚度的氧化层所引起的电流的流动。当氧化层厚度由于工艺或者随机原因变薄,并超出了正常的标准范围,就会引起电流穿透氧化层流入到其他的电路层。当此电流达到一定程度的时候就会引起芯片的不正常工作状态。然而在产品测试里,具有这种缺陷的芯片的表现却与合格芯片一样,只有在环境恶劣或者使用一段时间后才会表现出来。图3是合格芯片与通道开路的不合格芯片的延迟曲线图。随着电压降低,有通道开路问题的芯片的延迟速度远大于正常芯片,但是它们的最小电压值却是一样的,因为通道开路只会引起时间上的失效,而不会影响芯片的最小电压。

3 结 论
    最小电压测试就是利用合格芯片与不合格芯片之间最小电压的差别来进行测试,有缺陷芯片的最小电压远高于合格芯片。最小电压检测对于金属性短路(2条金属线之间的短路)、氧化物短路(晶体管中断的短路,例如小孔或者不合格的氧化层厚度)、阈值电压偏移(工艺的偏差)以及通道开路(绝缘材料断裂)等失效模式是十分有效的,上述实验结果显示出这一方法的有效性。
    实验结果也表明了最小电压测试是一种有效的可靠性检测技术。最小电压测试和超低压测试都是把芯片放在低压环境下进行测试,测试电压必须是已经确定好的最小电压值,通过检测在最小电压值上能否正确运行,或者正确输出逻辑值,检测出有潜在缺陷的芯片,从而提高芯片的质量和可靠性。

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