微控制器MC68HC908RF2中嵌入式Flash的老化试验的失效分析及良品率提高

论文摘要

在MC68HC908系列的微控制器中,MC68HC908RF2是作为消费类专用集成芯片销售。其在交给客户使用之前,需要将客户的所使用的程序写入到Flash存储器中。不难看出客户对产品的使用着重于对Flash存储器中程序的读取,因而其Flash存储器中数据的保持能力也就成为衡量该产品性能的关键。作为汽车电子类产品,通常是对微控制器所嵌入的Flash存储器进行Burn In试验以满足客户对其功能的要求;同时将客户程序一并写入Flash存储器中。在随后的测试中对Flash中两字节的标志位进行验证,从而筛选出符合要求的优良产品来。本文着眼于MC68HC908RF2在遥控车锁上的应用,该芯片的Burn In试验包含1小时的整体擦除和512次擦写循环,以及1小时的工厂编程。但是现在MC68HC908在最终测试的各个温度环节中其良品率均出现异常,而且高温问题最为突出。这样不但降低了产品的可靠性,还大幅增加了生产成本。因而解决Burn In试验中的问题就显得尤为重要。本课题是在摩托罗拉公司BAT3厂完成。公司内有很多具有丰富知识的产品工程师和实际生产试验的设备维护工程师,并有课题组正在进行此方面的研究工作;此外还有失效分析实验室提供专项技术支持。老化试验采用KES公司生产的Burn In炉,产品测试使用Teradyne公司生产的J750测试系统和UTS测试机以及失效分析实验室里的各种试验仪器等。通过对数据进行收集并加以分析可知,主要存在三方面的问题:1.Burn In板上出现近半数失效现象甚至整板失效问题;2.插槽所造成的Burn In问题会导致老化试验失效(Bin2);3.较多的编程干扰失效(#71项)针对前两个问题我们对其进行性能评估,采取更换新硬件的办法。在隧道反转理论的指导下对编程干扰失效器件,进行失效分析从而明确了其失效机理。随后将所得的结论反馈给晶圆厂,加强栅工艺控制。从根本上解决由于工艺缺陷所造成的损失,极大地提高了产品的良品率。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 存储器发展简介
• 1.2 EPROM 与 EEPROM 的工作原理
• 1.2.1 雪崩击穿载流子注入型悬浮栅MOS管（FAMOS）
• 1.2.2 浮栅隧道氧化层MOS 管(FLOTOX 管
• 1.3 闪速存储技术（Flash）
• 1.3.1 分散栅闪速存储器（SGF）的工作原理
• 1.3.2 闪速存储技术架构
• 1.3.3 闪速存储技术的发展状况
• 第二章 摩托罗拉微控制器简介
• 2.1 新一代八位微控制器M68HC08 简介
• 2.2 摩托罗拉8 位嵌入式Flash 微控制器
• 2.2.1 Flash 微处理器的参数
• 2.2.2 嵌入式 Flash 微控制器
• 2.3 课题研究背景及目标
• 2.3.1 数据传输标准
• 2.3.2 摩托罗拉以M68HC908RF2 为控制器的电子车锁介绍
• 2.3.3 摩托罗拉M68HC908RF2 微控制器的简介
• 第三章 芯片制造的工艺流程
• 3.1 半导体工艺介绍
• 3.1.1 掩模板设计与制作
• 3.1.2 单晶生长和晶圆的制造
• 3.1.3 集成电路晶圆的生产
• 3.1.4 集成电路的封装测试
• 3.2 MC68HC908RF2 工艺介绍
• 3.2.1、MC68HC908RF2 前道工艺介绍
• 3.2.2 MC68HC908RF2 微处理器中 Flash 的参数
• 3.2.3 MC68HC908RF2 微处理器测试环境
• 3.2.4 MC68HC908RF2 微处理器参数测试与功能测试
• 第四章 嵌入式 Flash微控制器的老化试验
• 4.1 可靠性分析试验的目的与原理
• 4.1.1 老化试验背景介绍（Burn-in）
• 4.1.2 摩托罗拉标准产品的老化试验（MBI）
• 4.2 高温操作寿命试验（HTOL）
• 4.3 10K 擦写循环应力试验（107hrs）和 T50 应力试验（130hrs）
• 4.3.1 10K 擦写循环应力试验的状态字
• 4.3.2 10K 擦写循环应力试验（T50）流程
• 4.4 最终测试（Final Test）
• 第五章 可靠性试验
• 5.1 微电子器件与电路的失效规律
• 5.1.1 浴盆曲线
• 5.1.2 筛选的目的
• 5.2 IC 筛选主要内容和能力范围
• 5.2.1 IC 筛选环境测试
• 5.2.2 摩托罗拉 IC 筛选应力试验具体流程
• 5.3 微电子器件的可靠性问题
• 5.3.1 微电子器件的失效模式及失效机理
• 5.3.2 微电子器件的失效模式及失效机理
• 第六章 失效分析及良品率提高
• 6.1 MC68HC908RF2 生产实际状况介绍
• 6.2 MC68HC908RF2 （SC510300）的试验方案简述
• 6.3 MC68HC908RF2 （SC510300）的失效分析
• 6.3.1 整板或半板失效
• 6.3.2 老化板上的器件插槽导致 Bin2 失效
• 6.3.3 编程干扰失效
• 6.4 对编程干扰的器件进行失效分析
• IDD的影响'>6.5 温度对 Stop_IDD的影响
• 6.6 MC68HC908RF2 的良品率提高
• 6.6.1 MC68HC908RF2 的良品率研究
• 6.6.2 MC68HC908RF2 的良品率比较
• 第七章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 附录
• 致谢