[發(fā)明專利]反熔絲現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列編程狀況的預(yù)估方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410758848.0
• 申請(qǐng)日: 2014-12-10
• 公開（公告）號(hào): CN104570849A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊大為;孫佳佳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十七研究所
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 北京商專永信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11400
• 代理人: 方挺;葛強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及反熔絲現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列領(lǐng)域，特別涉及一種反熔絲現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列編程狀況的預(yù)估方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(Field?Programmable?Gate?Array,FPGA)是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。鑒于FPGA的優(yōu)點(diǎn)，F(xiàn)PGA編程技術(shù)顯得更加重要，當(dāng)今流行的編程工藝如下：熔絲Fuse、反熔絲Anti-fuse、Eprom、Eeprom、Sram。其中一些工藝存在一些缺陷，例如SRAM編程工藝，由于編程信息存放在RAM中，斷電后就會(huì)丟失，再次上電時(shí)，則需要重新配置，另外，F(xiàn)PGA在太空空間環(huán)境下容易受單粒子輻射效應(yīng)影響，比如：在惡劣的空間環(huán)境中容易受到來自日照區(qū)太陽(yáng)的強(qiáng)烈輻射、高能粒子撞擊等影響，形成空間輻射效應(yīng)，空間輻射效應(yīng)主要包括總劑量效應(yīng)、單粒子翻轉(zhuǎn)、單粒子閂鎖、單粒子燒毀等。每種效應(yīng)對(duì)FPGA的性能都有損傷，造成采集過程中重要數(shù)據(jù)丟失，特別是對(duì)于星載遙測(cè)設(shè)備，這種空間輻射效應(yīng)缺陷已經(jīng)是一個(gè)不可忽視的問題。

由于反熔絲FPGA具有抗輻射能力強(qiáng)、可靠性高特點(diǎn)，而作為主控芯片成為外太空電子系統(tǒng)的一種主流技術(shù)，適合航天、軍事、工業(yè)等各領(lǐng)域。

然而，反熔絲FPGA是一次性可編程器件(One-Time-Programming)，由于其編程試驗(yàn)屬于破壞性試驗(yàn)，而影響其編程狀況的因素很多，所以待反熔絲FPGA編程全部結(jié)束后，反熔絲FPGA編程質(zhì)量也已經(jīng)確定，由于影響編程狀況因素的不確定性，在編程后很難根據(jù)成品去分析影響其質(zhì)量的因素，所以，生產(chǎn)的盲目性導(dǎo)致反熔絲FPGA加工良品率不高，相應(yīng)也增加了系統(tǒng)的開發(fā)成本。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的各種缺陷，本發(fā)明提出了一種反熔絲現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列編程狀況的預(yù)估方法，包括：

1)將用于承載反熔絲現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的晶元?jiǎng)澐譃槎鄠€(gè)區(qū)域；在所述多個(gè)區(qū)域內(nèi)分別植入多個(gè)測(cè)試用反熔絲器件；

2)對(duì)所述測(cè)試用反熔絲器件的上電極和下電極施加測(cè)試電壓，將所述測(cè)試用反熔絲器件的中間介質(zhì)層擊穿，為每個(gè)測(cè)試用反熔絲器件編程；

3)獲取不同區(qū)域內(nèi)的編程后的測(cè)試用反熔絲器件的中間介質(zhì)層的評(píng)估用電阻值，與預(yù)設(shè)的參照電阻值比較，確定所述不同區(qū)域所對(duì)應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列功能正常率；

4)根據(jù)實(shí)際進(jìn)行反熔絲現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列編程欲選取的區(qū)域預(yù)估編程狀況。

根據(jù)本發(fā)明，反熔絲現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的載體為Wafer(晶元)，它是生產(chǎn)集成電路所用的載體，一般指單晶硅圓片，單晶硅圓片由普通硅砂拉制提煉，經(jīng)過溶解、提純、蒸餾一系列措施制成單晶硅棒，單晶硅棒經(jīng)過拋光、切片之后，就成為了晶元。晶元是最常用的半導(dǎo)體材料，按其直徑分為4英寸、5英寸、6英寸、8英寸、12英寸14英寸、15英寸、16英寸、……20英寸以上等。晶元越大，同一圓片上可生產(chǎn)的IC就越多，可降低成本；但要求材料技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)更高。

經(jīng)過大量的試驗(yàn)，申請(qǐng)人驚喜的發(fā)現(xiàn)：對(duì)特定的反熔絲制作工藝而言，影響反熔絲器件編程狀況的最大因素是反熔絲器件在Wafer上的位置因素。如圖1所示，反熔絲器件是一種由兩個(gè)導(dǎo)電層及介于之間的絕緣介質(zhì)層構(gòu)成的半導(dǎo)體器件。未編程時(shí)，導(dǎo)電層由于絕緣介質(zhì)層隔開，反熔絲兩端斷路。在外加高壓的情況下(編程時(shí))，絕緣介質(zhì)被高電場(chǎng)擊穿，形成導(dǎo)電通道，此時(shí)反熔絲的電阻極小，兩側(cè)的導(dǎo)電層之間形成電連接，反熔絲短路(熔通)。反熔絲器件編程即是將高壓加在欲編程的反熔絲器件兩個(gè)導(dǎo)電極板上，將極板間的絕緣介質(zhì)擊穿形成電阻的過程。通過測(cè)量編程后的電阻值，就可推導(dǎo)出反熔絲器件的編程狀況。因此，形成反熔絲的介質(zhì)層的質(zhì)量成為影響反熔絲器件編程狀況的最大因素。而介質(zhì)一般通過CVD(化學(xué)氣象沉積)工藝來生成，CVD工藝對(duì)器件在Wafer的位置較敏感，一般而言，位于Wafer中心區(qū)域的器件介質(zhì)較薄，而位于Wafer邊沿的器件介質(zhì)較厚，介質(zhì)的厚薄直接影響到反熔絲器件的編程狀況，因此監(jiān)視Wafer上不同區(qū)域的反熔絲編程特性就可間接反映出整個(gè)Wafer上的反熔絲器件的編程狀況，即實(shí)現(xiàn)了對(duì)反熔絲器件的編程狀況預(yù)估。

采用本發(fā)明的預(yù)估方法，可以指導(dǎo)選擇較優(yōu)的布置方式，提升產(chǎn)品質(zhì)量，確保產(chǎn)品的可靠性，降低量產(chǎn)成本。