[发明专利]一种基于失效物理的MOS器件可靠性仿真评价方法

权利要求书

1.一种基于失效物理的MOS器件可靠性仿真评价方法，其特征在于：基于失效物理的理论，从MOS器件实际使用过程中可能导致失效的热、电和机械等原因入手，进行失效模式、机理及影响分析获得MOS器件潜在失效机理和对应失效物理模型，通过仿真分析得到器件使用应力，最后通过数学计算得到MOS器件实际使用条件下的平均首发故障时间，该方法具体步骤如下：

步骤一：数据采集

步骤二：失效模式、机理及影响分析（FMMEA）

步骤三：应力仿真建模

步骤四：应力仿真分析

步骤五：应力损伤分析

步骤六：累积损伤分析

步骤七：参数随机化仿真

步骤八：竞争失效

步骤九：可靠性评估

利用步骤八获得的数据进行参数拟合以及拟合优度检验，得到MOS器件多失效机理多应力水平下的失效概率密度函数f(t)，及可求得MOS器件的平均首发故障时间(Mean Time to First Failure，MTTFF)。

MTTFF=E(t)=∫0+∞tf(t)dt]]>

2.根据权利要求1所述的一种基于失效物理的MOS器件可靠性仿真评价方法，其特征在于：在步骤二中所述的失效模式、机理及影响分析（FMMEA），对对潜在失效机理进行评级，其具体过程如下：

失效模式、机理及影响分析构建于理解产品需求以及产品物理特性之间的关系、产品材料与载荷之间的交互作用，及其在使用条件下对产品故障敏感性的基础上，可以确定MOS器件所有潜在失效模式中的潜在失效机理和模型，并为失效机理进行优先级划分；

对于MOS器件，首先需要进行系统定义，可按照结构划分为封装、键合和芯片三个等级；其次，按照不同的等级列出所有潜在的失效模式，分析失效原因和失效机理，同时确定常用失效物理模型；最后，对潜在失效机理进行评级，确定MOS器件使用过程中优先级最高的潜在失效机理作为后续重点分析对象。

3.根据权利要求1所述的一种基于失效物理的MOS器件可靠性仿真评价方法，其特征在于：在步骤三中所述的应力仿真建模包括CFD模型、FEA模型和故障预计模型，其具体过程如下：

MOS器件建模分为CFD模型、FEA模型和故障预计模型；

MOS器件的CFD模型是结合器件结构、材料热特性、功耗等信息建立的数值传热学模型，它充分描述了MOS器件的几何结构以及器件的产热和传热特性，CFD模型的准确建立是MOS器件局部温度参数能否准确获取的基础；

MOS器件的FEA模型是结合器件结构、材料力学特性、重量等信息建立的有限元模型，它充分描述了MOS器件的几何结构以及器件的力学传递特性，FEA模型的准确建立是MOS器件局部应力应变参数能否准确获取的基础；

MOS器件的故障预计模型是结合封装和芯片版图结构等信息建立的模型，它充分描述了MOS器件的几何结构以及器件的电路特性，故障预计模型的准确建立是MOS器件电性能参数能否准确获取的基础。

4.根据权利要求1所述的一种基于失效物理的MOS器件可靠性仿真评价方法，其特征在于：在步骤四中所述的应力仿真分析，应力参数指MOS器件常见失效机理的失效物理模型中涉及的元器件温度、应力、应变、湿度、电流等相关参数；这一步骤中主要开展温度仿真分析、振动响应仿真分析、电特性参数仿真分析，获得相关应力参数（如温度、应变等）。