半导体器件可靠性测试中,用到的TLM法,求具体解释一下?

半导体可靠性测试中使用的TLM(传输线测量)法,是一种专门用于精确表征和监控金属电极与半导体材料之间“欧姆接触”质量的关键技术。它的核心是通过测量一组不同间距的接触电阻,来分离并计算出“接触电阻”和半导体材料的“方块电阻”,从而判断接触性能是否退化。

这对于可靠性测试至关重要,因为欧姆接触的劣化(如金属扩散、界面反应)是器件长期失效的主要原因之一。

TLM法的核心原理与结构

TLM测试结构通常是在半导体衬底上制备一系列长度(L)相同、但间距(d)不同的金属电极条,如下图所示:

在可靠性测试中的具体应用与操作

在可靠性测试中,TLM结构作为“监视器”被集成在测试芯片上,其应用流程和目的如下:

应用阶段具体操作与目的
1. 初始基准测试在老化实验(如高温、高电流应力),测量TLM结构的初始接触电阻率(ρc)和方块电阻(R□),作为性能基准。
2. 施加应力将包含TLM结构的器件置于高温存储(HTOL)、电迁移(EM)或温湿度(THB) 等苛刻条件下进行加速老化,模拟长期使用。
3. 周期监测定期中断老化过程,再次测量TLM参数,观察ρc和R□随时间/应力条件的变化。
4. 数据分析与失效判定通过参数漂移量(如ρc增加20%),量化接触退化程度,为器件寿命模型提供关键数据。

TLM法的核心原理与结构

TLM测试结构通常是在半导体衬底上制备一系列长度(L)相同、但间距(d)不同的金属电极条,如下图所示:


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