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集成电路可靠性试验项目、要领及标准汇总

作者: 宣布日期:2025-10-27

可靠性(Reliability)是权衡产品耐久力的指标,典范IC产品的生命周期通�?捎靡惶踉「浊撸˙athtub Curve)来体现。


如上图所示,集成电路的失效原因大致可分为三个阶段:

Region (I) 被称作早夭期(Infancy period),此阶段产品的失效率急剧下降,失效原因源于IC设计和生产历程中的缺陷 ;

Region (II) 被称为使用期(Useful life period),该阶段产品的失效率坚持稳定,失效原因往往具有随机性,例如温度变革等 ;

Region (III) 被叫做磨耗期(Wear - Out period),这一阶段产品的失效率会迅速升高,失效原因是产品恒久使用导致的老化等问题。


军工级器件老化筛选

元器件寿命试验、ESD品级、Latch_up测试评价、崎岖温性能剖析试验、集成电路微缺陷剖析、封装缺陷无损检测及剖析、电迁移与热载流子评价剖析


凭据试验品级可分为以下几类:

一、使用寿命测试项目(Life test items)

EFR:早期失效品级测试(Early fail Rate Test)

目的:评估工艺的稳定性,加速缺陷失效率,剔除因先天性原因失效的产品。

测试条件:在特准时间内动态提高温度和电压对产品进行测试。

失效机制:质料或工艺的缺陷,包括氧化层缺陷、金属刻镀问题、离子玷污等生产历程造成的失效。

参考标准:JESD22 - A108 - AEIAJED - 4701 - D101

HTOL/LTOL:高/低温操作生命期试验(High/Low Temperature Operating Life)

目的:评估器件在超热和超电压情况下一段时间的耐久能力。

测试条件:125℃,1.1VCC,动态测试。

失效机制:电子迁移、氧化层破裂、相互扩散、不稳定性、离子玷污等。

参考数据:125℃条件下1000小时测试通过,IC可包管连续使用4年 ;2000小时测试通过,可连续使用8年 ;150℃ 1000小时测试通过包管使用8年,2000小时包管使用28年。

参考标准:MIT - STD - 883E Method 1005.8、JESD22 - A108 - AEIAJED - 4701 - D101

二、情况测试项目(Environmental test items)

PRE - CON:预处理测试(Precondition Test)

目的:模拟IC在使用前于一定湿度和温度条件下存储的耐久力,即IC从生产到使用期间存储的可靠性。

THB:加速式温湿度及偏压测试(Temperature Humidity Bias Test)

目的:评估IC产品在高温、高湿、偏压条件下对湿气的对抗能力,加速其失效进程。

测试条件:85℃,85%RH,1.1 VCC,Static bias。

失效机制:电解腐化。

参考标准:JESD22 - A101 - DEIAJED - 4701 - D122

高加速温湿度及偏压测试(HAST: Highly Accelerated Stress Test)

目的:评估IC产品在偏压下高温、高湿、高气压条件下对湿度的对抗能力,加速其失效历程。

测试条件:130℃,85%RH,1.1 VCC,Static bias,2.3 atm。

失效机制:电离腐化、封装密封性问题。

参考标准:JESD22 - A110

PCT:高压蒸煮试验(Pressure Cook Test (Autoclave Test))

目的:评估IC产品在高温、高湿、高气压条件下对湿度的对抗能力,加速其失效历程。

测试条件:130℃,85%RH,Static bias,15PSIG(2 atm)。

失效机制:化学金属腐化、封装密封性问题。

参考标准:JESD22 - A102、EIAJED - 4701 - B123

* HAST与THB的区别在于HAST温度更高且考虑了压力因素,实验时间可缩短 ;而PCT不加偏压,但湿度更大。

TCT:崎岖温循环试验(Temperature Cycling Test)

目的:评估IC产品中具有差别热膨胀系数的金属之间界面的接触良率。要领是通过循环流动的空气使温度在高温和低温之间重复变革。

测试条件:Condition B: - 55℃至125℃ ;Condition C: - 65℃至150℃。

失效机制:电介质断裂、导体和绝缘体断裂、差别界面分层。

参考标准:MIT - STD - 883E Method 1010.7、JESD22 - A104 - AEIAJED - 4701 - B - 131

TST:崎岖温攻击试验(Thermal Shock Test)

目的:评估IC产品中具有差别热膨胀系数的金属之间界面的接触良率。要领是通过循环流动的液体使温度在高温和低温之间重复变革。

测试条件:Condition B: - 55℃至125℃ ;Condition C: - 65℃至150℃。

失效机制:电介质断裂、质料老化(如bond wires)、导体机械变形。

参考标准:MIT - STD - 883E Method 1011.9、JESD22 - B106、EIAJED - 4701 - B - 141

* TCT与TST的区别在于TCT偏重于package的测试,而TST偏重于晶园的测试。

HTST:高温贮存试验(High Temperature Storage Life Test)

目的:评估IC产品在实际使用前,在高温条件下坚持数年不事情状态的寿命。

测试条件:150℃。

失效机制:化学和扩散效应、Au - Al共金效应。

参考标准:MIT - STD - 883E Method 1008.2、JESD22 - A103 - A、EIAJED - 4701 - B111

可焊性试验(Solderability Test)

目的:评估IC leads在粘锡历程中的可靠性。

测试要领:Step1:蒸汽老化8小时 ;Step2:浸入245℃锡盆中5秒。

失效标准(Failure Criterion):至少95%良率。

具体的测试条件和估算结果可参考以下标准:MIT - STD - 883E Method 2003.7、JESD22 - B102

SHT Test:焊接热量耐久测试(Solder Heat Resistivity Test)

目的:评估IC对瞬间高温的敏感度。

测试要领:侵入260℃锡盆中10秒。

失效标准(Failure Criterion):凭据电测试结果。

具体的测试条件和估算结果可参考以下标准:MIT - STD - 883E Method 2003.7、EIAJED - 4701 - B106


三、耐久性测试项目(Endurance test items)

周期耐久性测试(Endurance Cycling Test)

目的:评估非挥发性memory器件在多次读写算后的长期性能。

测试要领:将数据写入memory的存储单位,再擦除数据,重复该历程多次。

测试条件:室温或更高温度,每个数据的读写次数抵达100k ~ 1000k。

参考标准:MIT - STD - 883E Method 1033

数据坚持力测试(Data Retention Test)

目的:在重复读写后,加速非挥发性memory器件存储节点的电荷损失。

测试条件:在高温条件下将数据写入memory存储单位后,多次读取并验证单位中的数据。

失效机制:150℃ 

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