可靠性試驗簡介

1、可靠性試驗介紹金杰5/22/08AOS Confidential2綱領(lǐng) 可靠性定義 可靠性 Vs 質(zhì)量 浴盆曲線 可靠性試驗 可靠性試驗?zāi)康?可靠性試驗分類 AOS 可靠性試驗類型 HTS （High Temperature Storage 高溫儲存試驗） HTGB (High Temperature Gtae Bias 高溫Gate偏壓試驗） HTRB (High Temperature Reverse Bias 高溫反相偏壓試驗）5/22/08AOS Confidential3接上頁 ESD Test （Electrostatic Discharge 靜電放電測試） HBM ESD （Hu

2、man Body Model 人體模式） MM ESD （Machine Model 設(shè)備模式） CDM ESD （Charged Device Model 器件放電模式） Precon （Precondition 預(yù)處理） Delamination Type （分層類型） PCT （Pressure Cooking Test 壓力蒸煮試驗） TC （Temperature Cycling 溫度循環(huán)試驗） HAST (Highly Accelerated Stress Test 高壓加速壽命試驗） AOS可靠性試驗設(shè)備5/22/08AOS Confidential4可靠性定義 Reliabil

3、ity: 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. 可靠性：產(chǎn)品在規(guī)定的條件規(guī)定的條件下，規(guī)定的時間規(guī)定的時間內(nèi)完完成規(guī)定功能成規(guī)定功能的能力能力5/22/08AOS Confidential5可靠性 Vs 質(zhì)量 可靠性: 衡量器件壽命期望值，也就是說可以通過可靠性結(jié)果計算器件

4、需要多久多久持續(xù)滿足規(guī)范要求。 質(zhì)量：衡量器件在當(dāng)前當(dāng)前是否滿足規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求。5/22/08AOS Confidential6失效率失效率 (1/time)Useful Life可用時期可用時期Wear out老化老化Infant Mortality初期失效率初期失效率時間時間) () () () (短時間可靠性試驗短時間可靠性試驗(Burn-In)長時間可靠性試驗長時間可靠性試驗(Reliability stress test)浴盆曲線Random failure隨機(jī)失效隨機(jī)失效5/22/08AOS Confidential7接上頁 初期失效區(qū)域 大多數(shù)半導(dǎo)體元器件共性 主要有設(shè)計，制造原

5、因引起 能夠被篩選 大致需要3-15個月，通常為1年 可用時期區(qū)域 隨機(jī)失效, EOS（過電） 一般需要10年 老化區(qū)域 材料疲勞破壞，老化5/22/08AOS Confidential8可靠性試驗 可靠性試驗: A series of laboratory tests carried out under known stress conditions to evaluate the life span of a device or system. （在已知試驗條件情況下通過實驗室試驗測試來評估器件或系統(tǒng)的壽命） Reliability tests aim to simulate and ac

6、celerate the stress that the semiconductor device may encounter during all phases of its life, including mounting, aging, field installation and operation. 可靠性試驗的目標(biāo)是通過模擬模擬和加速加速半導(dǎo)體元器件在整個壽命周期中遭遇的各種情況（包括貼片，壽命，應(yīng)用和運(yùn)行）5/22/08AOS Confidential9可靠性試驗?zāi)康?可靠性試驗?zāi)康模?使試制階段的產(chǎn)品達(dá)到預(yù)定的可靠性指標(biāo)。 對產(chǎn)品的制作過程起監(jiān)視作用。 根據(jù)試驗制定出合理的工藝

7、篩選條件。 通過試驗可以對產(chǎn)品進(jìn)行可靠性鑒定或驗收。 通過試驗可以研究器件的失效機(jī)理。5/22/08AOS Confidential10可靠性試驗分類 對于不同的產(chǎn)品，為了達(dá)到不同的目的，可以選擇不同的可靠性試驗方法?？煽啃栽囼炗卸喾N分類方法: 以環(huán)境條件來劃分,可分為包括各種應(yīng)力條件下的模擬試驗和現(xiàn)場試驗 以試驗項目劃分，可分為環(huán)境試驗、壽命試驗、加速試驗和各種特殊試驗 按試驗?zāi)康膩韯澐?，則可分為篩選試驗、鑒定試驗和驗收試驗 按試驗性質(zhì)來劃分，也可分為破壞性試驗和非破壞性試驗 通常慣用的分類法，是把它歸納為五大類 環(huán)境試驗 壽命試驗 篩選試驗 現(xiàn)場使用試驗 鑒定試驗5/22/08AOS Co

8、nfidential11AOS 可靠性試驗ItemTest Name （試驗名）Condition （條件）1HTSHigh Temperature Storage（高溫儲存試驗）溫度=150度, 無偏壓500hrs, 1000hrs2HTGBHigh Temperature Gate Bias （高溫Gate偏壓試驗）溫度=150度, Vgs=100%Vgsmax168hrs, 500hrs, 1000hrs3HTRBHigh Temperature Reverse Bias （高溫反相偏壓試驗）溫度=150度, Vds=80%Vdsmax168hrs, 500hrs, 1000hrs4*P

9、reconPreconditioning（預(yù)處理試驗）(1) 濕度吸收 :168小時的85度/85%相對濕度的恒溫恒濕 or 1hr PCT(2) Reflow: 3 次，最高溫度大于260度5TCTemperature cycling（溫度循環(huán)試驗）零下65度 至150度 250cyc, 500cyc, 1000cyc6PCT / PPAutoclavePressure Cooker Test Pressure Pot Test （壓力蒸煮試驗）121度, 100%RH, 205kPa(29.7psia), 96hrs7HASTHighly Accelerated Stress Test（高

10、壓加速壽命試驗）130度, 85%RH, 230kPa(33.3psia), Vgs=80%Vgsmax, 100hrs*Precon for HAST, PCT, T/C (Refer to “Preconditioning Methodology”. Preconditioning is necessary for all the environmental items in qualification; and is optional for monitor purpose.) 5/22/08AOS Confidential12HTS HTS: High Temperature Stor

11、age （高溫儲存試驗） Purpose: To evaluate the tolerance of the device to storage for long periods at high temperature without electrical stress applied 目的：評估器件長時間儲存在高溫?zé)o偏壓條件下的持久能力 Reference: JESD22-A103150/ no bias5/22/08AOS Confidential13HTGB HTGB: High Temperature Gate Bias （高溫Gate偏壓試驗） Purpose: To evaluat

12、e the endurance of devices when they are submitted to electrical and thermal stress over and extended time period. 目的：評估器件在電和溫度作用下的持久能力 Reference: JESD22-A108150/ 100%Vgsmax5/22/08AOS Confidential14HTRB HTRB: High Temperature Reverse Bias（高溫反相偏壓試驗） Purpose: To evaluate the endurance of devices when

13、they are submitted to electrical and thermal stress over and extended time period. 目的：評估器件在電和溫度作用下的持久能力 Reference: JESD22-A108150/ 80%Vdsmax5/22/08AOS Confidential15ESD test Electrostatic Discharge (ESD，靜電放電) is a single-event, rapid transfer of electrostatic charge between two objects, usually resu

14、lting when two objects at different potentials come into direct contact with each other. ESD是通過直接接觸或電場感應(yīng)等潛在引起的不同靜電在物(人)體間的非?？焖俚碾姾赊D(zhuǎn)移的一個強(qiáng)電流現(xiàn)象 它會破壞或損害半導(dǎo)體器件而導(dǎo)致其電性能退化及損害. IC ESD Model （ESD模式） HBM (Human Body Model，人體模式) MM (Machine Model，設(shè)備模式) CDM (Charged Device Model，器件放電模式)5/22/08AOS Confidential16 HB

15、M：Human Body Model (人體模式） 人體模式ESD測試：模擬人體上的靜電直接釋放到ESD敏感元器件的ESD現(xiàn)象 Reference: JESD22-A114, MIL-STD-883 Method 3015 HBM ESD5/22/08AOS Confidential17 MM：Machine Model （設(shè)備模式） 設(shè)備模式ESD測試：模擬機(jī)器設(shè)備，工作夾具或其他工具上的靜電快速釋放到ESD敏感元器件的ESD現(xiàn)象 Reference: JESD22-A115MM ESD5/22/08AOS Confidential18 CDM：Charged Device Mode （器件

16、放電模式）. 器件放電模式ESD測試：帶靜電元器件上的靜電向低電壓物體釋放的現(xiàn)象 Reference: JESD22-C101CDM ESD5/22/08AOS Confidential19Precon 預(yù)處理試驗： 評估器件在包裝，運(yùn)輸 ，貼片過程中的承受能力 5/22/08AOS Confidential20金屬框架和塑封料之間塑封料和管腳之間塑封料和芯片表面之間金屬框架和導(dǎo)電膠之間塑封料裂縫塑封料分層，空洞分層類型芯片底部和導(dǎo)電膠之間5/22/08AOS Confidential21TC TC: Temperature cycling （溫度沖擊） 目的：評估元器件內(nèi)部各種不同材質(zhì)在熱脹

17、冷縮作用下的界面完整性 Reference: JESD22-A104-C, Mil-Std-883-65 CAir150 CAir5/22/08AOS Confidential22PCT PCT: Pressure Cooker Test （壓力蒸煮試驗） 目的：評估元器件在高溫，高溫和高壓條件下抵抗潮濕相關(guān)失效的能力 Reference: JESD22-A102, Mil-Std-883 121/100%RH 205kPa5/22/08AOS Confidential23HAST HAST: Highly Accelerated Stress Test 目的：評估元器件在通電，高溫，高溫和高壓條件下抵抗潮濕相關(guān)失效的能力 Reference: JESD22-A110130/85%RH 230kPa/80%Vgsmax5/2