Skip to main content

2020 | OriginalPaper | Buchkapitel

8. Zuverlässigkeit monolithisch integrierter Schaltungen

verfasst von : Titu-Marius I. Băjenescu

Erschienen in: Zuverlässige Bauelemente für elektronische Systeme

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Zusammenfassung

Die wesentlichen Vorteile der monolithischen Integration gegenüber Schaltungen mit diskreten Komponenten sind: i) drastische Reduktion der Kosten, ii) drastische Reduktion des Platzbedarfs, iii) höhere Zuverlässigkeit, iv) verbesserte elektrische Eigenschaften. Der Abschn. (8.3) befasst sich mit den grundsätzlichen Fehlermechanismen, die integrierte Schaltungen betreffen. Im Fokus stehen dabei Verschleißerscheinungen, insbesondere die Transistoren betreffend, da die verkleinerten Strukturgrößen anfälliger für Verschleiß sind und so zu einer verringerten Lebensdauer führen. Der Abschn. 8.5 befasst sich mit der Zuverlässigkeitsabschätzung integrierter Schaltungen. Die wirksamsten Zuverlässigkeitstests für monolithische ICs sind in Abschn. 8.6 angegeben. Nach der Definition ist ein beschleunigter Test eine Prüfung, bei der die Beanspruchungen höher sind als jene, die im Betrieb herrschen. Alle diese Tests haben das Ziel, die notwendige Beobachtungszeit der den Beanspruchungen unterworfenen ICs zu verkürzen oder dieses Verfahren während einer gegebenen Beobachtungszeit zu beschleunigen. Frühausfälle bringen für den Anwender oft Überraschungen, manchmal sehr unangenehme und beunruhigende. Obwohl kein Ausfallmechanismus vorherrscht, steht ein wichtiger Teil der Ausfälle in direkter Verbindung mit der Verunreinigung des Chips und mit der Korrosion der Metallisierung, die zu Kurzschlüssen oder offenen Schaltungen führen können.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat IC Insights Shows Big Changes to 2013; Top 20 Semi Supplier Ranking. IC Insights, 1. April 2014, Zugegriffen: 10. Aug. 2015 IC Insights Shows Big Changes to 2013; Top 20 Semi Supplier Ranking. IC Insights, 1. April 2014, Zugegriffen: 10. Aug. 2015
2.
Zurück zum Zitat Haberland, J., Kallmayer, C.: Ultrathin Flip Chip Interconnects. Frequenz 59(3–4), 65–69 (2004) Haberland, J., Kallmayer, C.: Ultrathin Flip Chip Interconnects. Frequenz 59(3–4), 65–69 (2004)
3.
Zurück zum Zitat Bâzu, M.I., Tăzlăuanu, M.: Reliability testing of semiconductor devices in humid environment. In: Proceedings of the Annual Reliability and Maintainability Symposium, S. 237–240. Orlando, 29–31 January 1991 Bâzu, M.I., Tăzlăuanu, M.: Reliability testing of semiconductor devices in humid environment. In: Proceedings of the Annual Reliability and Maintainability Symposium, S. 237–240. Orlando, 29–31 January 1991
4.
Zurück zum Zitat Peck D.S.: The analysis of data from accelerated stress tests. In: Proceedings of the International Reliability Physics Symposium, S. 69–78. March 1971 Peck D.S.: The analysis of data from accelerated stress tests. In: Proceedings of the International Reliability Physics Symposium, S. 69–78. March 1971
5.
Zurück zum Zitat Băjenescu, T.I., Bâzu, M.: Electronic systems manufacturing. In: Proceedings of the European Safety and Reliability Conference 2003 (ESREL 2003), Maastricht, 15–18 June 2003 Băjenescu, T.I., Bâzu, M.: Electronic systems manufacturing. In: Proceedings of the European Safety and Reliability Conference 2003 (ESREL 2003), Maastricht, 15–18 June 2003
6.
Zurück zum Zitat Băjenescu, T. I.: Some particular aspects of reliability evaluation of monolithic Ics. In: Paper 633, Proceedings of the Third International Conference SETIT 2005, Science of Electronic Technology of Information and Telecommunications, Susa, 17–21 March 2005 Băjenescu, T. I.: Some particular aspects of reliability evaluation of monolithic Ics. In: Paper 633, Proceedings of the Third International Conference SETIT 2005, Science of Electronic Technology of Information and Telecommunications, Susa, 17–21 March 2005
7.
Zurück zum Zitat Băjenescu, T.I., Bâzu, M.: Plastic Encapsulated Microcircuits (PEM) and the evaluation their reliability. In: Proceedings of the Algerian Conference on Microelectronics ACM02, Algeria, 13–15 October 2002 Băjenescu, T.I., Bâzu, M.: Plastic Encapsulated Microcircuits (PEM) and the evaluation their reliability. In: Proceedings of the Algerian Conference on Microelectronics ACM02, Algeria, 13–15 October 2002
8.
Zurück zum Zitat Băjenescu, T.I.: Monte carlo method applied to solve some reliability problems. In: (Paper 6), Proceedings of the International Conference on Monte Carlo Simulation MCS 2000, Monte Carlo, 18–21 June 2000 Băjenescu, T.I.: Monte carlo method applied to solve some reliability problems. In: (Paper 6), Proceedings of the International Conference on Monte Carlo Simulation MCS 2000, Monte Carlo, 18–21 June 2000
9.
Zurück zum Zitat Băjenescu, T.I.: A particular view of some reliability merits, strengths and limitations of Plastic-Encapsulated Microcircuits (PEMs) versus hermetical sealed microcircuits utilized in high-reliability systems. In: Proceedings of OPTIM,98, S. 783–784. Brașov, 14–15 May 1988 Băjenescu, T.I.: A particular view of some reliability merits, strengths and limitations of Plastic-Encapsulated Microcircuits (PEMs) versus hermetical sealed microcircuits utilized in high-reliability systems. In: Proceedings of OPTIM,98, S. 783–784. Brașov, 14–15 May 1988
10.
Zurück zum Zitat Băjenescu, T.I., Bâzu, M.: Semiconductor device reliability; an overview. In: Paper 31, Proceedings of the European Conference on Safety and Reliability, Munich, A. A. Balkema Publishers Rotterdam, Netherlands, 13–17 September 1999 Băjenescu, T.I., Bâzu, M.: Semiconductor device reliability; an overview. In: Paper 31, Proceedings of the European Conference on Safety and Reliability, Munich, A. A. Balkema Publishers Rotterdam, Netherlands, 13–17 September 1999
11.
Zurück zum Zitat Băjenesco, T.I.: Pourquoi les tests de déverminage des composants. Électronique 4, 8–18 (1983) Băjenesco, T.I.: Pourquoi les tests de déverminage des composants. Électronique 4, 8–18 (1983)
12.
Zurück zum Zitat Băjenescu, T.I.: A personal view of some reliability merits of plastic encapsulated microcircuits versus hermetically sealed ICs used in high-reliability systems. In: Proceedings of the 8th European Symposium on Reliability of Electron Devices, Failure Physics and Analysis (ESREF ‚97), Bordeaux, 7–10 October 1997 Băjenescu, T.I.: A personal view of some reliability merits of plastic encapsulated microcircuits versus hermetically sealed ICs used in high-reliability systems. In: Proceedings of the 8th European Symposium on Reliability of Electron Devices, Failure Physics and Analysis (ESREF ‚97), Bordeaux, 7–10 October 1997
13.
Zurück zum Zitat Băjenescu, T.I., Bâzu, M.I.: Reliability of Electronic Components. A Practical Guide to Electronic Systems Manufacturing. Springer, Berlin (1999)CrossRef Băjenescu, T.I., Bâzu, M.I.: Reliability of Electronic Components. A Practical Guide to Electronic Systems Manufacturing. Springer, Berlin (1999)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Băjenescu, T.I., Bâzu, M.: Component Reliability for Electronic Systems. Artech House, Boston (2010) Băjenescu, T.I., Bâzu, M.: Component Reliability for Electronic Systems. Artech House, Boston (2010)
15.
Zurück zum Zitat Băjenescu, T.I., Bâzu, M.: Mecanisme de defectare ale componentelor electronice. Matrix Rom, Bukarest (2012) Băjenescu, T.I., Bâzu, M.: Mecanisme de defectare ale componentelor electronice. Matrix Rom, Bukarest (2012)
16.
Zurück zum Zitat Băjenesco, T.I.: Microcircuits: fiabilité et contraintes. La revue polytechnique 11(13), 1051–1095 (1976) Băjenesco, T.I.: Microcircuits: fiabilité et contraintes. La revue polytechnique 11(13), 1051–1095 (1976)
17.
Zurück zum Zitat Peck, D.S.: The analysis of data from accelerated stress tests. In: Proceedings of the Annual Symposium on Reliability Physics 9, 69–78 (1971) Peck, D.S.: The analysis of data from accelerated stress tests. In: Proceedings of the Annual Symposium on Reliability Physics 9, 69–78 (1971)
18.
Zurück zum Zitat Băjenesco, T.I.: Initiation à la fiabilité en électronique moderne. Masson, Paris (1978) Băjenesco, T.I.: Initiation à la fiabilité en électronique moderne. Masson, Paris (1978)
19.
Zurück zum Zitat Boulaire, J.Y., Boulet, J.-P.: Les composants en exploitation. L’écho des recherches 7(XI), 16–23 (1977) Boulaire, J.Y., Boulet, J.-P.: Les composants en exploitation. L’écho des recherches 7(XI), 16–23 (1977)
20.
Zurück zum Zitat Adams, J., Workman, W.: Semiconductor network reliability assessment. In: Proceedings IEEE 52(12), 1624–1635 (1964) Adams, J., Workman, W.: Semiconductor network reliability assessment. In: Proceedings IEEE 52(12), 1624–1635 (1964)
21.
Zurück zum Zitat Allan, R.: The failure tracers. IEEE Spectrum 31(4), 33–39 Allan, R.: The failure tracers. IEEE Spectrum 31(4), 33–39
22.
Zurück zum Zitat Peck, D.S.: New concerns about integrated circuit reliability. In: 16th Annual Proceedings on Reliability Physics Symposium, S. 1–6. San Diego, 18–20 April 1978 Peck, D.S.: New concerns about integrated circuit reliability. In: 16th Annual Proceedings on Reliability Physics Symposium, S. 1–6. San Diego, 18–20 April 1978
23.
Zurück zum Zitat Peattie, C.G., et al.: Elements of semiconductor-device reliability. In: Proceedings of the IEEE, 62(2), 149–168 (1974) Peattie, C.G., et al.: Elements of semiconductor-device reliability. In: Proceedings of the IEEE, 62(2), 149–168 (1974)
24.
Zurück zum Zitat Schobert, M.: Studienarbeit: reverse-engineering von logik-gattern in integrierten schaltkreisen. Humboldt-Universität zu Berlin, 2010 Schobert, M.: Studienarbeit: reverse-engineering von logik-gattern in integrierten schaltkreisen. Humboldt-Universität zu Berlin, 2010
25.
Zurück zum Zitat Moosa, S.M., Poole, K.F.: Simulating IC reliability with emphasis on process-flaw related early failures. IEEE Trans. on Reliability 44(4), 556–561 (1995) Moosa, S.M., Poole, K.F.: Simulating IC reliability with emphasis on process-flaw related early failures. IEEE Trans. on Reliability 44(4), 556–561 (1995)
26.
Zurück zum Zitat Simunic, T., Mihic, K., De Micheli, G.: Optimization of reliability and power consumption in systems on a chip. In: Integrated Circuit and System Design, S. 237–246 (2005) Simunic, T., Mihic, K., De Micheli, G.: Optimization of reliability and power consumption in systems on a chip. In: Integrated Circuit and System Design, S. 237–246 (2005)
27.
Zurück zum Zitat Burlacu, D., Nguyen, L., Kivilahti, J.: Influence of solder microstructure and oxide layers on high frequency electrical losses of WL-CSP Pb-Free interconnections. In: Proceedings of the IEEE Electronic Components and Technology Conference, S. 577–583 (2006) Burlacu, D., Nguyen, L., Kivilahti, J.: Influence of solder microstructure and oxide layers on high frequency electrical losses of WL-CSP Pb-Free interconnections. In: Proceedings of the IEEE Electronic Components and Technology Conference, S. 577–583 (2006)
29.
Zurück zum Zitat sdl.computer.org/comp/proceedings/itc/2001/7171/00/71710013.pdf sdl.computer.org/comp/proceedings/itc/2001/7171/00/71710013.pdf
31.
Zurück zum Zitat Forster, J.: Single chip test and burn-in. In: Proceedings of the 50th Electronic Components and Technology Conference, S. 810–814 (2000) Forster, J.: Single chip test and burn-in. In: Proceedings of the 50th Electronic Components and Technology Conference, S. 810–814 (2000)
32.
Zurück zum Zitat Kawahara, R., Nakayama, O., Kurasawa, T.: The effectiveness of IDDQ and high voltage stress for burn-in elimination. In: Proceedings of the 1996 IEEE Internat. Workshop on IDDQ Testing (IDDQ’96), S. 9 (1966) Kawahara, R., Nakayama, O., Kurasawa, T.: The effectiveness of IDDQ and high voltage stress for burn-in elimination. In: Proceedings of the 1996 IEEE Internat. Workshop on IDDQ Testing (IDDQ’96), S. 9 (1966)
33.
Zurück zum Zitat Yoshida, S., Kondo, K., Ono, H.: High-frequency noise suppression using ferrite-plated Film. NEC Tech. J. 1(5), 77–81 (2006) Yoshida, S., Kondo, K., Ono, H.: High-frequency noise suppression using ferrite-plated Film. NEC Tech. J. 1(5), 77–81 (2006)
34.
Zurück zum Zitat Gallace, T., Pujol, A.: Failure mechanism in COS/MOS integrated Circuits. In: Electronics Engineering, 65–69, December 1976 Gallace, T., Pujol, A.: Failure mechanism in COS/MOS integrated Circuits. In: Electronics Engineering, 65–69, December 1976
35.
Zurück zum Zitat Wunderle, B., Michel, B.: Progress in reliability research in the micro and nano region. In: Proceedings of the 17th European Symposium on Reliability of Electron Devices, Failure Physics and Analysis, Wuppertal, Germany 3–6 October 2006, Microelectronics and Reliability, 46(9–11)1685–1694, September–November 2006 Wunderle, B., Michel, B.: Progress in reliability research in the micro and nano region. In: Proceedings of the 17th European Symposium on Reliability of Electron Devices, Failure Physics and Analysis, Wuppertal, Germany 3–6 October 2006, Microelectronics and Reliability, 46(9–11)1685–1694, September–November 2006
36.
Zurück zum Zitat Băjenescu, T.I.: Look out for cost/reliability optimization of ICs by incoming inspection. In: Proceedings of EUROCON’82, 893–895 (1982) Băjenescu, T.I.: Look out for cost/reliability optimization of ICs by incoming inspection. In: Proceedings of EUROCON’82, 893–895 (1982)
37.
Zurück zum Zitat Băjenescu, T.I.: Fiabilité, modes de défaillance et complexité des composants électroniques. Électronique, 12(83), 23–25 (1983) Băjenescu, T.I.: Fiabilité, modes de défaillance et complexité des composants électroniques. Électronique, 12(83), 23–25 (1983)
38.
Zurück zum Zitat Băjenescu, T.I., Bâzu, M.: Reliability evaluation of monolithic integrated circuits. In: Proceedings of ICOSSAR Conference, Newport Beach, 17–22 June 2001 Băjenescu, T.I., Bâzu, M.: Reliability evaluation of monolithic integrated circuits. In: Proceedings of ICOSSAR Conference, Newport Beach, 17–22 June 2001
39.
Zurück zum Zitat Băjenescu, T.I., Bâzu, M.: New trends in quality and reliability of electronic components. In: Proceedings of the 9th International Conference on Quality and Dependability CCF 2004, Sinaia, 29th September–1st October 2004 Băjenescu, T.I., Bâzu, M.: New trends in quality and reliability of electronic components. In: Proceedings of the 9th International Conference on Quality and Dependability CCF 2004, Sinaia, 29th September–1st October 2004
40.
Zurück zum Zitat Băjenescu, T.I.: Some particular aspects of reliability evaluation of monolithic Ics. In: Proceedings of the Third International Conference SETIT 2005, Science of Electronic Technology of Information and Telecommunications, Susa, 17–21 March 2005. Paper 633, ISBN 970-51-546-3 Băjenescu, T.I.: Some particular aspects of reliability evaluation of monolithic Ics. In: Proceedings of the Third International Conference SETIT 2005, Science of Electronic Technology of Information and Telecommunications, Susa, 17–21 March 2005. Paper 633, ISBN 970-51-546-3
41.
Zurück zum Zitat Sämrow, H.: Maßnahmen zur Steigerung der Zuverlässigkeit integrierter Schaltungen auf Gatterebene hinsichtlich Gateoxiddefekten, Ph. D. Dissertation, Universität Rostock, 2013 Sämrow, H.: Maßnahmen zur Steigerung der Zuverlässigkeit integrierter Schaltungen auf Gatterebene hinsichtlich Gateoxiddefekten, Ph. D. Dissertation, Universität Rostock, 2013
42.
Zurück zum Zitat Băjenescu, T.I.: Elektronik und Zuverlässigkeit. Hallwag Verlag, Bern (1979) Băjenescu, T.I.: Elektronik und Zuverlässigkeit. Hallwag Verlag, Bern (1979)
43.
Zurück zum Zitat Băjenescu, T.-M.: Systems on Chip (SoCs) and Reliability: Challenging Issues. Qual. Assur 80, 27–30 (2014) Băjenescu, T.-M.: Systems on Chip (SoCs) and Reliability: Challenging Issues. Qual. Assur 80, 27–30 (2014)
45.
Zurück zum Zitat Kleeberger, V.B., Schlichtmann, U.: Zuverlässigkeit digitaler Schaltungen unter Einfluss von intrinsischem Rauschen. Advances in Radio Science 9, 273–280 (2011)CrossRef Kleeberger, V.B., Schlichtmann, U.: Zuverlässigkeit digitaler Schaltungen unter Einfluss von intrinsischem Rauschen. Advances in Radio Science 9, 273–280 (2011)CrossRef
Metadaten
Titel
Zuverlässigkeit monolithisch integrierter Schaltungen
verfasst von
Titu-Marius I. Băjenescu
Copyright-Jahr
2020
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-22178-2_8

Neuer Inhalt