可靠性試驗(yàn)簡介

1、可靠性試驗(yàn)介紹 金杰 5/22/08AOS Confidential 2 綱領(lǐng) 可靠性定義 可靠性 Vs 質(zhì)量 浴盆曲線 可靠性試驗(yàn) 可靠性試驗(yàn)?zāi)康?可靠性試驗(yàn)分類 AOS 可靠性試驗(yàn)類型 HTS （High Temperature Storage 高溫儲存試驗(yàn)） HTGB (High Temperature Gtae Bias 高溫Gate偏壓試驗(yàn)） HTRB (High Temperature Reverse Bias 高溫反相偏壓試驗(yàn)） 5/22/08AOS Confidential 3 接上頁 ESD Test （Electrostatic Discharge 靜電放電測試） HBM

2、ESD （Human 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(yàn)） TC （Temperature Cycling 溫度循環(huán)試驗(yàn)） HAST (Highly Accelerated Stress Test 高壓加速壽命試驗(yàn)） AOS可靠性試驗(yàn)設(shè)備 5/22/08AOS Confidential 4 可靠性定

3、義 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. 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 Confidential 5 可靠性 Vs 質(zhì)量 可靠性: 衡量器件壽命期望值，也就是

4、說可以通過可靠性 結(jié)果計(jì)算器件需要多久多久持續(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 Confidential 6 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(yàn)短時間可靠性試驗(yàn) (Burn-In) 長時間可靠性試驗(yàn)長時間可靠性試驗(yàn) (Reliability stress test) 浴盆曲線 Random failure 隨機(jī)失效隨機(jī)失效 5/22/08AOS Confidenti

5、al 7 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(jì)，制造原因引起 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 Confidential 8 可靠性試驗(yàn) 可靠性試驗(yàn): 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(yàn)條件情況下通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn) 測試來評估器件或系統(tǒng)的壽命）

6、 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. 可靠性試驗(yàn)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 Confidential 9 可靠性試驗(yàn)?zāi)康?可靠性試驗(yàn)?zāi)康模?使

7、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(yàn)制定出合理的工藝篩選條件。 通過試驗(yàn)可以對產(chǎn)品進(jìn)行可靠性鑒定或驗(yàn)收。 通過試驗(yàn)可以研究器件的失效機(jī)理。 5/22/08AOS Confidential 10 可靠性試驗(yàn)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(yàn)方法?？煽啃栽囼?yàn)有多種分類方法: 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(yàn)和現(xiàn)場 試驗(yàn) 以試驗(yàn)項(xiàng)目劃分，可分為環(huán)境試驗(yàn)、壽命試驗(yàn)、加速試驗(yàn)和各種 特殊試驗(yàn) 按試驗(yàn)?zāi)康膩韯澐郑瑒t可分為篩選試驗(yàn)、鑒定試驗(yàn)和驗(yàn)收試驗(yàn) 按試驗(yàn)性質(zhì)來劃分，也可分為破壞性試驗(yàn)和非破壞性試驗(yàn) 通常慣用的分

8、類法，是把它歸納為五大類 環(huán)境試驗(yàn) 壽命試驗(yàn) 篩選試驗(yàn) 現(xiàn)場使用試驗(yàn) 鑒定試驗(yàn) 5/22/08AOS Confidential 11 AOS 可靠性試驗(yàn) ItemTest Name （試驗(yàn)名）Condition （條件） 1HTS High Temperature Storage （高溫儲存試驗(yàn)） 溫度=150度, 無偏壓 500hrs, 1000hrs 2HTGB High Temperature Gate Bias （高溫Gate偏壓試驗(yàn)） 溫度=150度, Vgs=100%Vgsmax 168hrs, 500hrs, 1000hrs 3HTRB High Temperature Reve

9、rse Bias （高溫反相偏壓試驗(yàn)） 溫度=150度, Vds=80%Vdsmax 168hrs, 500hrs, 1000hrs 4*Precon Preconditioning （預(yù)處理試驗(yàn)） (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 5TC Temperature cycling （溫度循環(huán)試驗(yàn)） 零下65度 至150度 250cyc, 500cyc, 1000cyc 6 PCT / PP Autoclave Pressure Cooker Test Pressure Pot Test

10、 （壓力蒸煮試驗(yàn)） 121度, 100%RH, 205kPa(29.7psia), 96hrs 7HAST Highly Accelerated Stress Test （高壓加速壽命試驗(yàn)） 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

11、is optional for monitor purpose.) 5/22/08AOS Confidential 12 HTS HTS: High Temperature Storage （高溫儲存試驗(yàn)） 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-A103 150/ no bias 5/

12、22/08AOS Confidential 13 HTGB HTGB: High Temperature Gate Bias （高溫Gate偏壓試驗(yàn)） Purpose: To evaluate 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-A108 150/ 100%Vgsmax 5/22/08AOS Confidential 14 HTR

13、B HTRB: High Temperature Reverse Bias（高溫反相偏壓試 驗(yàn)） Purpose: To evaluate 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-A108 150/ 80%Vdsmax 5/22/08AOS Confidential 15 ESD test Electrostatic Discharg

14、e (ESD，靜電放電) is a single-event, rapid transfer of electrostatic charge between two objects, usually resulting 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 (Hum

15、an 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 Confidential 16 HBM：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 ESD 5/22/08AOS Confidential 17 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

16、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-A115 MM ESD 5/22/08AOS Confidential 18 CDM：Charged Device Mode （器件放電模式）. 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-C101 CDM ESD 5/22/08AOS Confidential 19 Precon 預(yù)處理試驗(yàn)： 評估器件在包裝，運(yùn)輸 ，貼片過程中的 承受能力 5/22/08AOS Confidential 20 金屬框架和塑封料之間 塑封料和管腳之間 塑

17、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 Confidential 21 TC TC: Temperature cycling （溫度沖擊） 目的：評估元器件內(nèi)部各種不同材質(zhì)在熱脹冷縮 作用下的界面完整性 Reference: JESD22-A104-C, Mil-Std-883 -65 C Air 150 C Air 5/22/08AOS Confidential 22 PCT PCT: Pressure Cooker Test （壓力蒸煮試驗(yàn)） 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 205kPa 5/22/08AOS Confidential 23 HAST 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-A110 130/85%RH 230kPa/80%Vgsmax 5/22/08