瞬态电子器件具有在到达预定的使用时间或者在外界条件可控触发下完全失效甚至降解的特性。硅是现代电子工业中应用最为广泛的半导体材料,但是其良好的化学稳定性制约了硅作为瞬态半导体材料的应用。目前已提出的硅基器件加速失效机制主要包括器件基底在应力的作用下物理破裂及硅材料在化学试剂腐蚀下加速溶解两种,这些机制普遍具有误触发风险高、长时间使用稳定性差、破坏难以精确控制,与现在成熟的微电子加工工艺耦合度低等问题。为了解决上述问题,本论文创造性地将锂电池技术与硅基瞬态电子器件的加速失效概念相结合,提出了通过电化学反应促进硅基器件加速失效的新机制。在此机制中,硅基器件同时发生物理形变破坏及化学性质改变,确保了器件失效的不可恢复性。首先初步探究了单晶硅掺杂度、放电电流密度等实验参数对硅电极中锂化区域形貌的影响。实验发现高掺杂度的单晶硅(阻值为0.005～0.01Ω.cm)在大电流下(面电流密度为400μA/cm~2)放电反应后,硅电极中锂化区域深度较大。以此作为后续实验参数,深入分析了反应时间与硅电极中锂化区域深度和成分之间的关系,并发现在反应6～9小时中锂硅化合物(Li_xSi)层形貌发生转变,在“水平状”Li_xSi层下方出现了“血管状”的形貌。形貌转变极大加快了锂化区域向内部延伸速度,在放电9小时后影响范围最深处已经达到14μm。猜测“血管状”Li_xSi层出现的原因是扩散诱导应力的累积使得硅电极内部出现微裂纹。通过分析模型和有限元模型相结合的方式计算模拟了硅材料内部应力分布随反应时间变化,结果表明放电9小时后径向应力最大值已达到2.80 GPa,而文献中报道单晶硅断裂强度的测量值为2～4 GPa,证明了此时硅内部应力最大值已经积累到能够使得硅发生破裂的程度。为了进一步验证此失效机制在硅基器件中的实用性,本论文中将条状硅薄膜作为硅薄膜器件的简化模型,探究了其在失效机制触发后表面形貌随着反应时间的变化过程。实验结果表明在反应12小时后,硅薄膜已经发生了明显破裂。随后,使用通过0.35μm CMOS工艺制备的带有MOSFETs管的厚度约为5μm的硅薄膜芯片验证本论文中提出的加速失效机制在复杂结构商用器件中的有效性。样品截面信息表明反应12小时后影响区域已经贯穿了整个芯片,证明此时器件已经完全失效。