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半导体芯片可靠性测试项目及方法

时间:2023-12-19 17:57来源:晶格半导体 作者:ictest8_edit 点击:


芯片可靠性测试主要分为环境试验和寿命试验两个大项,可靠性测试是确保芯片在实际应用中能够稳定运行和长期可靠的关键步骤。一般来说,可靠度是产品以标准技术条件下,在特定时间内展现特定功能的能力,可靠度是量测失效的可能性,失效的比率,以及产品的可修护性。根据产品的技术规范以及客户的要求,我们可以执行MIL-STD、JEDEC、IEC、JESD、AEC、andEIA等不同规范的可靠度的测试。

一、HTOL:高温寿命试验

高温寿命试验也叫老化测试,是一种常用的芯片可靠性测试方法,通过将芯片在高温环境下长时间运行,以模拟实际使用中的热应力和老化过程。这种测试有助于评估芯片在高温环境下的稳定性和长期可靠性。

在进行热老化测试时,芯片通常被放置在具有恒定高温的热槽中,持续运行一段时间,常见的测试温度范围为100°C至150°C。测试期间,芯片的电气特性、性能和可靠性会被监测和记录。

通过热老化测试,可以检测到由于热扩散、结构破坏或材料衰变等原因引起的故障。这些故障可能包括电阻变化、电流漏泄、接触不良、金属迁移等。通过分析测试结果,可以评估芯片在长期高温环境下的可靠性,并为改进设计和制造过程提供参考。

二、TCT: 高低温循环试验

温度循环测试旨在评估芯片在温度变化环境下的稳定性和可靠性。这种测试模拟了实际使用中由于温度变化引起的热应力和材料疲劳。在温度循环测试中,芯片会在不同温度之间进行循环暴露。通常,测试会在两个或多个不同的温度点之间进行切换,例如从低温(如-40°C)到高温(如125°C)。每个温度点的暴露时间可以根据需要进行调整。

通过温度循环测试,可以检测到由于温度变化引起的结构应力、热膨胀差异、焊点疲劳等问题。这些问题可能导致接触不良、焊接断裂、金属疲劳等故障。测试期间,芯片的电气特性、性能和可靠性会被监测和记录。
 
三、EFR/ELFR:早期失效寿命试验


早期失效寿命试验旨在评估芯片在其使用寿命的早期阶段内是否存在任何潜在的故障或失效。这种测试通常在芯片制造过程中或产品开发的早期阶段进行。它涉及加速测试和高度应力环境下的芯片运行。通过施加高温、高电压、高频率等条件,使芯片在短时间内暴露于更严苛的环境,以模拟实际使用中的应力情况。

早期失效寿命试验的目标是提前发现潜在的故障和不良,以便进行适当的改进和调整。通过分析测试结果,可以确定芯片设计和制造过程中的弱点,并采取相应措施来提高芯片的可靠性和寿命。

四、DT:跌落测试

跌落测试用于评估芯片在物理冲击和振动环境下的稳定性和可靠性。这种测试模拟了实际使用中可能发生的跌落或震动情况。在跌落测试中,芯片会被安装在特制的跌落测试设备上,并进行控制的跌落或震动操作。测试设备通常会产生严格定义的冲击或振动力度、方向和频率,以模拟实际使用中可能遇到的物理应力。

通过跌落测试,可以检测到由于跌落或震动引起的连接断裂、结构损坏、材料破裂等问题。测试期间,芯片的电气特性、性能和可靠性会被监测和记录。分析跌落测试结果可以评估芯片在实际使用条件下的抗冲击和抗振动能力,并提供改进设计和制造过程的参考。此外,跌落测试还有助于确定芯片在运输、装配和实际使用中的适应性和耐久性。

五、UHAST:加速应力测试

芯片的UHAST测试是通过施加极端的电压和温度条件来加速芯片在短时间内的老化和故障模式。具体的UHAST测试条件,包括高温、高湿、压力和偏压值,以下是一些常见的UHAST测试条件的参考数值。

高温:通常在大约100°C至150°C的温度范围内进行,具体温度取决于芯片的设计要求和应用环境。有时候,更高的温度也可能被用于特殊情况下的测试。

高湿度:一般的UHAST测试中,相对湿度通常保持在85%至95%之间。高湿度条件下会加剧芯片的老化和腐蚀。

压力:测试期间施加的压力可以通过测试装置或封装环境来实现。压力的具体数值通常在2大气压(atm)至20大气压之间,具体数值取决于测试要求和芯片的应用场景。

偏压:偏压通常指施加在芯片引脚或器件上的电压。具体的偏压数值取决于芯片的设计和应用需求。在UHAST测试中,偏压可以用于加速故障模式的产生,例如漏电流、击穿等。

六、BLT:偏压寿命试验

BLT用于评估MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)等器件在长期偏置和高温环境下的稳定性和可靠性。在BLT偏压寿命试验中,芯片会被加以恒定的偏置电压,并暴露于高温环境中。偏置电压通常是根据具体芯片规格和应用需求进行设定的。在持续的高温和偏置条件下,芯片的特性、性能和可靠性将被监测和记录。

BLT测试的目的是检测由于偏压和高温环境引起的偏压老化效应。这些效应可能导致硅介质的损失、界面陷阱的形成和能带弯曲等问题。测试结果可以用于评估芯片在长期使用和高温环境下的可靠性,并为设计和制造过程的改进提供参考。

七、BLT-LTST:低温偏压寿命试验

BLT-LTST用于评估MOSFET等器件在低温、长期偏置和高压环境下的稳定性和可靠性。在BLT-LTST低温偏压寿命试验中,芯片会被暴露于低温环境,并施加恒定的偏置电压和高压。低温条件通常在-40°C至-60°C范围内设定,具体取决于芯片规格和应用需求。在持续的低温、偏置和高压条件下,芯片的特性、性能和可靠性将被监测和记录。

BLT-LTST测试的目的是检测由于低温偏压和高压环境引起的可靠性问题。这些问题可能包括硅介质的损失、漏电流增加、接触不良等。通过分析测试结果,可以评估芯片在低温和偏压环境下的可靠性,并提供改进设计和制造过程的参考。

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