试验分析及设备应用服务

可靠性试验服务

使用寿命试验

不良半导体配件出现的时间点通常如同右图一样形成“浴盆(bathtub)”曲线。此曲线可分为三大区段——不良率猛跌的“infant mortality”区段、不良率稳定且实用的区段(也就是说,不良率不断下降或频率非常有规律的区段)以及体现磨损(wear-out)的特点而不良率增加的区段。 infant mortality和实用区段里的不良原因一般出于生产工程上的缺陷,而这种缺陷大部分可通过有效的可靠性screen作业来消除。前期使用寿命不良的原因在于基板或系统组装工程以及在客户前期使用时间点流入的缺陷等。ELFR数据包含导致不良的各种不良机制,各机制按电压、温度、时间之间的关系对不良引起作用。为精确地预测针对使用者环境的可靠性,向各个机制适用正确的电压、温度、加速系数尤为重要。QRT不仅正确进行ELFR试验,同时提供失效分析服务。不良率根据不良布局计算方式各不相同,以FIT或PPM来显示。一般根据客户提供的不良Ea(激活能)和γV (Experimentally determined electric field constant/ Thickness of stressed dielectric)来计算,若条件不允许,则参考JEDEC或假设特定数值来得出结论。
Early LifeFailure Rate Test

ELFR摘要

ELFR-JEDEC
Temperature Bias Duration Sample Size
Tj ≥ 125 °C Maximum Operating Voltage 48 ≤ t ≤ 168 hrs Refer to JESD47

* 按所要求的FPM水平,最低可设为229,最高可设为115,153。

ELFR-AEC-Q100-008
JEDEC试验:求前期不良率;AEC试验:判断合格与否
0级:在150 °C 48小时或在175 °C 24小时 sample Size : 3Lots (800 units/lot)
1级:在125 °C 48小时或在150 °C 24小时
2级:在105 °C 48小时或在125 °C 24小时
3级:在85 °C 48小时或在105 °C 24小时
4级:在70 °C 48小时或在90 °C 24小时

* 上述条件中选择一项以上进行试验。试验完毕后48小时内进行电气特性试验,若试验结果出现0个“否”,将获得相应等级。

参考文献

  • JESD22-A108 “Temperature, Bias and Operating Life”
  • AEC-Q100-008 “Early Life Failure Rate”

与导致前期不良的Burn-in不同,HTOL是为评估产品在使用条件中使用寿命程度的项目,试验焦点放在wear-out failure。因此使用寿命试验应预留充分的时间进行,以免被前期不良或在infant mortality区段发生不良影响。
试验时间根据周边温度(ambient Temperature)可能增加或减少,除非有特殊要求,试验停止后96小时内应进行中间测量或最终测量。通常当168小时(+72, -0)和504小时(+168, -0)时进行中间测量。HTOL与只是长时间进行的burn-in相似,可直接使用burn-in oven。因HTOL被加速的不良机制有Time-Dependent Dielectric Breakdown(TDDB)、electromigration、hot carrier effects、charge effects、mobile ionic contamination等。

HTOL摘要

温度 偏置(Bias) 维持时间
Tj ≥ 125 °C 最高操作电压 1000 小时

参考文献

  • JESD22-A108 “Temperature, Bias and Operating Life”
HTOL 장비
HTOL 设备

LTOL是测试产品在低温下长时间操作时体现何等可靠性的评估试验。该试验向试料施加所规定的Bias,在规定的温度(低温)下长时间进行试验。LTOL概念基本与HOTL一致,JEDEC -JESD22-A108中也有记载两种试验。如同HOTL一样,施加电源的方法上有几点要求:第一、不能发生Overstress或thermal runaway;第二、不可超标相应datasheet上规定的limit。
除了中间测量外,整个试验时间均适用试验条件。除非有特殊规定,LTOL试验的周边温度最低可调到-40 ℃。中间测量必须进行在从去除试验条件96个小时内,若试料满足不了相应spec特性,就被判定为不良。一般为了评估主要在高电压及低温状态下加重的hot carrier effect而进行本试验。

LTOL摘要

温度 偏置(Bias) 维持时间 标本尺寸
Tj ≤ 50 °C (Maximum Ta ≤ -40 °C) 最高操作电压 1000 小时 1Lots / 32个

参考文献

  • JESD22-A108 “Temperature, Bias and Operating Life”
LTOL 장비
LTOL 设备
所谓非挥发性内存可靠性试验,可分为1)耐久性试验(反复试验输入/删除)和2)数据维持试验。
耐久性试验中按规定次数反复进行输入、删除,被判定为“Pass”的话将整个样品分成一半进行数据维持试验。此时设计者(或可靠性负责人)需要亲自指定要测试的pattern和输入、删除的portion。每不同Spec维持试验会有所不同,JEDEC使用HTSL和LTOL,AEC则使用HTOL和HTSL。
Endurance Cycling Test
数据维持试验
HTDR LTDR
选项1:Tj = 100 °C 选项2:Tj = 125 °C Ta = 25 °C
3 Lots / 39 个 3 Lots / 38 个
Cycles per NVCE(≥55 °C) / 96 及1000小时/ 0不合格 Cycles per NVCE(≥55 °C) / 10 及100小时/ 0不合格 Cycles per NVCE(25 °C) / 500 小时/ 0不合格

参考文献

  • JESD22-A117 “Electrically Erasable Programmable ROM (EEPROM) Program/Erase Endurance and Data Retention Stress Test”
  • AEC-A100-005”Non-Volatile Memory Program/Erase Endurance, Data Retention, and Operational Life Test”