半导体器件 鉴定指南 第2部分：可靠性鉴定中任务剖面的概念 征求意见稿

1半导体器件通用鉴定指南第2部分：可靠性鉴定中任务剖面的概念本文件基于产品的工作环境条件和拟定用途，使用任务剖面概念为制定可靠性鉴定计划提供了指本文件适用于除涉及航天航空和军事应用之外的半IEC63287-1:2021半导体器件通用半导体鉴定指南第1部分：集成电路可靠性鉴定指南(Semiconductordevices–Genericsemiconductorqualificationguid注：GB/Txxxx-1:xxxx半导体器件通用半导体鉴定指南第1部分：3.14任务剖面体器件供应商和用户之间协商达成一致，并确定准确可靠性的试验图1给出了一个汽车领域应用场景任务剖面示例，给出了预期寿安装在发动机周围和客舱周围的不同环境温度和在该温度下的预期工作时间。图1所示任务剖面的可靠试验时间和试验样件数的试验计算规程基于JEITAED-4701/4.2基于汽车发动机外围应用任务剖面的可靠性试验计划示例一表1为基于图1所示发动机外围车载应用的任务剖面进行寿命试验的可靠性试验计划（可靠性试验样件数和试验时间）试算案例，基于在日本的预期每年运行500小时的一般汽车应用案k——玻尔兹曼常数，单位为焦耳Ea——激活能，单位为电子伏特(eV)；αv=exp[β(V2−V1)]·····················β——电压加速率常数，单位为每伏特(V-1)在设计寿命试验的试验计划时，只需将任务剖面中的工作时间视为半导体器件工作环境中的应力温度加速和3.96V电压加速条件下进行约279小时的寿命试验可提供相当于15年的实际表1基于任务剖面的寿命试验的等效试验时间的试算示例（发动机外围3表2使用了IEC63287-1的可靠性试验计划，根据上述任务剖面（实际使用15年），给出注：IEC63287-1的可靠性试验通过对实际使用环境的电压、温度、湿度等进行加速试验。表2基于任务剖面的寿命试验的样件数和试布Q100TDDB=time-dependentdielectricbreakdown（时间相表3展示了一个由于任务剖面不同而改变试验计划内容的案例。依据AEC-Q100标准，和欧洲的假定每年运行时间为800小时（12000小时/15年）的一般汽车与章节4.2中寿命试验计划的设计类似，只需将任务剖面中的运行时间视为半导体器件工作环境中的应力时间。表3给出了基于任务剖面的寿命试验的等效试验时间计算示例，在试验计算中，工作的结温升高(∆Tj)假定为20℃,试验温度设定为Tj=125℃;本示例假），表3基于任务剖面的寿命试验的等效试验时间的试算示例（发动机外围表4采用IEC63287-1的可靠性试验方法，对于上述任务剖面（实际使用15年），给出了在90%置信度、总耗损失效率不超过0.1%水平下的寿命试验样件数以及试验时间的计注：IEC63287-1的可靠性鉴定通过对实际使用环境的电压、温度、湿度等进行加速试验。表4基于任务剖面（发动机外围汽车应用）的寿命试验样件数和试验时目/0.1%（90%置信度）布4,4基于汽车客舱外围应用任务剖面的可靠性试验计划示例下文显示了基于图1汽车客舱外围应用的任务剖面的可靠性试验计划的设计规程（可靠性鉴定在设计寿命试验的试验计划时，只需将任务剖面中的运行时间视为半导体器件使用环境中的应力时间。本例中，将寿命试验的运行时间转换为等效时间的试算示例在表5中给出，假设运行期间结温上），计加速和3.63V电压加速条件下进行约130小时的寿命试验，相当于15年的实际使用表5基于任务剖面（客舱外围汽车应用）的寿命试验等效时间5注：IEC63287-1的可靠性鉴定通过对实际使用环境的电压、温度、湿度等进行加速试验。表6基于任务剖面（客舱外围的汽车应用）的寿命试验的样件数和试验时间的目布数建议使用任务剖面进行有效试验。在第5章节提供了任务剖面与AEC-Q100案例对表7和表8为使用AEC-Q100任务剖面替代JEITAEDR-4708B中的加速条件和加速对比了试验样件数和试验时间。其中，AEC-Q100仅提供参考AEC-Q100AEC-Q100AEC-Q100AEC-Q100hβ=4hβ=420℃/400hhβ=47hβ=4aEDR4078B标准中为50件/1000h，最新标准EDR4078C中更新为52bEDR4078B标准中为339件/1000h，最新标准EDR4078C中更新为341件/1000hAEC-Q100AEC-Q100AEC-Q100AEC-Q100HHAfpAfp∙expn-2HHαvp=nAfp∙expAfpAfp∙expn-2αvp=nAfp∙expn=2n=4-9环[3]GB/T4937.11半导体器件机械和气候试验方法第11[4]JEITAEDR-4704A,ApplicationGuideoftheAcceleratedLifeTeElectronicsandInformationTechnologyIndustriesAssociation(JEITA),2007[5]JEDECJESD94A,Appli[6]JEDECJEP122,FailureMechanismsandModelsforSemic[7]JP001,Jointpublication.foundryprocess.qualificationguidelines.(WaferFabricationManufactu[8]IECQ(Parts01-03),IECQ[9]JEDECJESD74,EarlyLifeFailure[10]JEITAEDR-4705,ReportonFailureMechanismofLSIandReliabilityTestMethod[11]JEDECJESD47,Failuremechanismbasedstresstestqualificatio[12]JEDECJEP122,FailureMechanismsandMod[13]JEDECJESD85,CalculatingFailureRatesinUnitso