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后驱动技术在故障注入中的退化机理的研 究 ·97· 后驱动技术在故障注入中的退化机理的研究 李 瑶，曾晨晖 (中航工业 综合技术研究所，北京 100028) 摘要 ：后驱动技术作为故 障注入的有效方法，适用于数字电路在 线故障注入 ，然而后驱动技术对器件产 生的加速退化作用不容忽视。在分析后驱动技术原理的基础上 ，对后驱动环境下的退化机理作深入研 究。以退化加速 因子为主要分析指标 ，针 对每一种退化机 理(除引线键合熔化 )推导 出其加速 因子模 型，并 以两种常见的双极型 CMOS电路为对 象进行退化加速评估 ，得 出其主要的退化机理。 关键词 ：后驱动技术 ；故障注入 ；退化机理 中图分类号 ：TP336 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—8829(2010)03—0097—05 Research on Degradation Mechanisms in Back·Driving Based Fault Injection LI Fan，ZENG Chen—hui (AVIC Aero—Ploytechnology Establishment，Beijing 100028，China) Abstract：Back-driving technique is effective in fault injection for digital circuit．But the acceleration of degra— dation which is caused by back—driving is not negligible．Based on detailed analysis of the theory of back—driv— ing，the degradation mechanisms in back—driving conditions are deeply studied，and the specif ic model of accel— eration factor f or each mechanisms exclude bondwire fusing is represented．Two types of Bi—CMOS circuit are used to evaluate to get the dominating degradation mechanisms． Key words：back—driving；fault injection；degradation mechanisms 故障注入技术是装备测试性验证 研究的重要方 面，是测试 ~／BIT验证工作得 以实现的基础。随着电 路的 日益复杂化 、高度集 成化 ，可探 测的节点越来越 少 ，可访问性越来越受到限制 ，后驱动技术在故障注入 中的应用有效地解决 了这个问题。然而后驱动可能引 发的退化加速越来越受到关心 ，对后驱动条件下退化 机理与退化模型的深入认识 ，可 以确定被注入器件主 要退化模式及发生退化的原因，了解退化趋势 ，进而有 利于把握故障注入过程 中的安全容 限，防止破坏性注 入 。 1 后驱动 中的退化机理 后驱动的实质是在被测器件 的输入级(前级驱动 器件的输出级 )灌入或拉 出瞬态 大电流 ，强制其 电位 按照要求变高或变低 ，而达到对被测器件施加在线测 收稿 日期 ：2009—10—10 作者简介：李皤(1982一)，男，工程师，主要从事测试性分析与 验证工作、信号分析与故障诊断的研究以及航空型号研究分析 工作；曾晨晖(1977一)，男，硕士，主要从事电子元 器件可靠性 分析 ，热分析建模工作 。 试激励的 目的。在上述思想的启示下，将其拓宽，应用 到故 障注入技术领域中，可 以从器件管脚注入 “固高” 和“固低”两种典型故障。 然而，瞬间的拉 出或灌人电流会导致器件芯片和 互连部位温度升高 ，而温度升高的程度不仅依赖 于电 流大小 ，而且依赖于注入持续时间和环境条件 。因此 ， 在基于后驱动技术的故障注入 中可能会有几种退化机 理对器件产生威胁 ，进而影响其 可靠性 J。这里 主要 针对 5种退化机理进行分析 ：电迁移 、应力迁移 、与时 问相关的介质击穿(TDDB)、热载流子注入(HCI)和引 线键合熔化。电迁移与应力迁移这两个退化机理会被 温度加速 ，而温度是后驱动所产生的一个主要应力 ；与 时间相关 的介质击穿是 MOS器件的主要退化机理 ，它 也会被温度加速 ；热载流子注入是 MOS器件最严重的 退化现象 ，虽然温度会降低其退化速度 ，但在后驱动条 件下 MOSFET输出端产生 的“High-State”会给加速退 化创造 良好 的条件 ；而引线键合熔化和这 4种退化机 理不同，它会产生致命性失效。 在模型分析时 ，前 4个退化机理 的主要分析指标 是后驱动退化加速因子，而引线键合熔化 的主要分析 指标是在一定的注入持续时问内的熔化前时间。