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    可靠性測試使用壽命測試

    不良半導體配件出現的時間點通常如同右圖一樣形成“浴盆(bathtub)”曲線。此曲線可分為三大區段——不良率猛跌的“infant mortality”區段、不良率穩定且實用的區段(也就是說,不良率不斷下降或頻率非常有規律的區段)以及體現磨損(wear-out)的特點而不良率增加的區段。 infant mortality和實用區段里的不良原因一般出于生產工程上的缺陷,而這種缺陷大部分可通過有效的可靠性screen作業來消除。前期使用壽命不良的原因在于基板或系統組裝工程以及在客戶前期使用時間點流入的缺陷等。ELFR數據包含導致不良的各種不良機制,各機制按電壓、溫度、時間之間的關系對不良引起作用。為精確地預測針對使用者環境的可靠性,向各個機制適用正確的電壓、溫度、加速系數尤為重要。QRT不僅正確進行ELFR試驗,同時提供失效分析服務。不良率根據不良布局計算方式各不相同,以FIT或PPM來顯示。一般根據客戶提供的不良Ea(激活能)和γV (Experimentally determined electric field constant/ Thickness of stressed dielectric)來計算,若條件不允許,則參考JEDEC或假設特定數值來得出結論。

    ELFR摘要

    ELFR-JEDEC
    TemperatureBiasDurationSample Size
    Tj ≥ 125 °CMaximum Operating Voltage48 ≤ t ≤ 168 hrsRefer to JESD47

    * 按所要求的FPM水平,最低可設為229,最高可設為115,153。

    ELFR-AEC-Q100-008
    JEDEC試驗:求前期不良率;AEC試驗:判斷合格與否
    0級:在150 °C 48小時或在175 °C 24小時sample Size : 3Lots (800 units/lot)
    1級:在125 °C 48小時或在150 °C 24小時
    2級:在105 °C 48小時或在125 °C 24小時
    3級:在85 °C 48小時或在105 °C 24小時
    4級:在70 °C 48小時或在90 °C 24小時

    * 上述條件中選擇一項以上進行試驗。試驗完畢后48小時內進行電氣特性試驗,若試驗結果出現0個“否”,將獲得相應等級。

    參考文獻

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

    • AEC-Q100-008 “Early Life Failure Rate”

    與導致前期不良的Burn-in不同,HTOL是為評估產品在使用條件中使用壽命程度的項目,試驗焦點放在wear-out failure。因此使用壽命試驗應預留充分的時間進行,以免被前期不良或在infant mortality區段發生不良影響。
    試驗時間根據周邊溫度(ambient Temperature)可能增加或減少,除非有特殊要求,試驗停止后96小時內應進行中間測量或最終測量。通常當168小時(+72, -0)和504小時(+168, -0)時進行中間測量。HTOL與只是長時間進行的burn-in相似,可直接使用burn-in oven。因HTOL被加速的不良機制有Time-Dependent Dielectric Breakdown(TDDB)、electromigration、hot carrier effects、charge effects、mobile ionic contamination等。

    HTOL摘要

    溫度偏置(Bias)維持時間
    Tj ≥ 125 °C最高操作電壓1000 小時

    參考文獻

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


    HTOL 設備

    LTOL是測試產品在低溫下長時間操作時體現何等可靠性的評估試驗。該試驗向試料施加所規定的Bias,在規定的溫度(低溫)下長時間進行試驗。LTOL概念基本與HOTL一致,JEDEC -JESD22-A108中也有記載兩種試驗。如同HOTL一樣,施加電源的方法上有幾點要求:第一、不能發生Overstress或thermal runaway;第二、不可超標相應datasheet上規定的limit。
    除了中間測量外,整個試驗時間均適用試驗條件。除非有特殊規定,LTOL試驗的周邊溫度最低可調到-40 ℃。中間測量必須進行在從去除試驗條件96個小時內,若試料滿足不了相應spec特性,就被判定為不良。一般為了評估主要在高電壓及低溫狀態下加重的hot carrier effect而進行本試驗。

    LTOL摘要

    溫度偏置(Bias)維持時間標本尺寸
    Tj ≤ 50 °C (Maximum Ta ≤ -40 °C)最高操作電壓1000 小時1Lots / 32個

    參考文獻

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

    LTOL ??
    LTOL 設備

    所謂非揮發性內存可靠性試驗,可分為1)耐久性試驗(反復試驗輸入/刪除)和2)數據維持試驗。
    耐久性試驗中按規定次數反復進行輸入、刪除,被判定為“Pass”的話將整個樣品分成一半進行數據維持試驗。此時設計者(或可靠性負責人)需要親自指定要測試的pattern和輸入、刪除的portion。每不同Spec維持試驗會有所不同,JEDEC使用HTSL和LTOL,AEC則使用HTOL和HTSL。

    Endurance Cycling Test
    數據維持試驗
    HTDRLTDR
    選項1:Tj = 100 °C選項2:Tj = 125 °CTa = 25 °C
    3 Lots / 39 個3 Lots / 38 個
    Cycles per NVCE(≥55 °C) / 96 及1000小時/ 0不合格Cycles per NVCE(≥55 °C) / 10 及100小時/ 0不合格Cycles per NVCE(25 °C) / 500 小時/ 0不合格

    參考文獻

    • 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”


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