可靠性试验简介

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♦ 初期失效区域
▪ 大多数半导体元器件共性 ▪ 主要有设计，制造原因引起 ▪ 能够被筛选 ▪ 大致需要3-15个月，通常为1年
♦ 可用时期区域
▪ 随机失效, EOS（过电） ▪ 一般需要10年
♦ 老化区域
▪ 材料疲劳破坏，老化
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可靠性试验
可靠性试验介绍
金杰
纲领
♦ 可靠性定义
▪ 可靠性 Vs 质量 ▪ 浴盆曲线
♦ 可靠性试验 ♦ 可靠性试验目的 ♦ 可靠性试验分类 ♦ AOS 可靠性试验类型
▪ HTS （High Temperature Storage 高温储存试验） ▪ HTGB (High Temperature Gtae Bias 高温Gate偏压试验） ▪ HTRB (High Temperature Reverse Bias 高温反相偏压试验）
♦ AOS可靠性试验设备
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可靠性定义
♦ Reliability: The ability of a device to conform to its electrical and visual/mechanical specifications over a specified period of time under specified conditions at a specified confidence level.
Item
Test Name （试验名）
Condition （条件）
1
HTS
High Temperature Storage （高温储存试验）
温度=150度, 无偏压 500hrs, 1000hrs
2
HTGB
High Temperature Gate Bias （高温Gate偏压试验）
温度=150度, Vgs=100%Vgsmax 168hrs, 500hrs, 1000hrs
♦ 可靠性：产品在规定的条件下，规定的时间内完 成规定功能的能力
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可靠性 Vs 质量
♦ 可靠性: 衡量器件寿命期望值，也就是说可以通过可靠性
结果计算器件需要多久持续满足规范要求。
♦ 质量：衡量器件在当前是否满足规定的标准要求。
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♦ 可靠性试验的目标是通过模拟和加速半导体元器件在整个 寿命周期中遭遇的各种情况（包括贴片，寿命，应用和运 行）
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可靠性试验目的
♦ 可靠性试验目的：
▪ 使试制阶段的产品达到预定的可靠性指标。 ▪ 对产品的制作过程起监视作用。 ▪ 根据试验制定出合理的工艺筛选条件。 ▪ 通过试验可以对产品进行可靠性鉴定或验收。 ▪ 通过试验可以研究器件的失效机理。
浴盆曲线
Infant Mortality 初期失效率
Wear out 老化
失效率 (1/time)
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短时间可靠性试验 (Burn-In)
Random failure 随机失效
)(
Useful Life 可用时期
)(
长时间可靠性试验 (Reliability stress test)
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可靠性试验分类
♦ 对于不同的产品，为了达到不同的目的，可以选择不同的 可靠性试验方法。可靠性试验有多种分类方法:
▪ 以环境条件来划分,可分为包括各种应力条件下的模拟试验和现场 试验
▪ 以试验项目划分，可分为环境试验、寿命试验、加速试验和各种 特殊试验
▪ 按试验目的来划分，则可分为筛选试验、鉴定试验和验收试验 ▪ 按试验性质来划分，也可分为破坏性试验和非破坏性试验 ▪ 通常惯用的分类法，是把它归纳为五大类
– 环境试验 – 寿命试验 – 筛选试验 – 现场使用试验 – 鉴定试验
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AOS 可靠性试验
▪ Precon （Precondition 预处理）
– Delamination Type （分层类型）
▪ PCT （Pressure Cooking Test 压力蒸煮试验） ▪ TC （Temperature Cycling 温度循环试验） ▪ HAST (Highly Accelerated Stress Test 高压加速寿命试验）
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HTRB
High Temperature Reverse Bias （高温反相偏压试验）
温度=150度, Vds=80%Vdsmax 168hrs, 500hrs, 1000hrs
4 **Precon
Preconditioning （预处理试验）
(1) 湿度吸收 :168小时的85度/85%相 对湿度的恒温恒湿 or 1hr PCT
♦ Reliability tests aim to simulate and accelerate the
stress that the semiconductor device may encounter during all phases of its life, including mounting, aging, field installation and operation.
♦ 可靠性试验: A series of laboratory tests carried out
under known stress conditions to evaluate the life span of a device or system. （在已知试验条件情况下通过实验室试验
测试来评估器件或系统的寿命）
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▪ ESD Test （Electrostatic Discharge 静电放电测试）
– HBM ESD （Human Body Model 人体模式） – MM ESD （Machine Model 设备模式） – CDM ESD （Charged Device Model 器件放电模式）
(2) Reflow: 3 次，最高温度大于260度