电路基础及评价 5

目录九、集成电路可靠性评价9.3、产品级/封装可靠性评价9.3.1、寿命测试项目9.3.2、环境测试项目9.3.3、耐久度测试项目第九章集成电路可靠性评价针对成品或封装芯片进行一系列可靠性试验，并以此评估芯片是否满足可靠性要求是否产生潜在的独特的失效机理过高温导致材料相变、过大电压引发材料断裂是否会引入不会产生的失效模式

过温试验→芯片金属化熔融、封装树脂碳化是否有不合理或者过应力失效试验应力远超绝对最大额定值导致瞬间破坏

产品级/封装可靠性评价注意事项评价目的产品级/封装可靠性评价可靠性测试流程及条件寿命测试项目评估产品寿命和可靠性环境测试项目评估产品在各种环境下的适应性耐久度测试项目评估数据保持和恒定温度下工作能力和可靠性可靠性评价第九章集成电路可靠性评价早期失效率试验（ELFR）芯片的失效率在其生命周期内呈现出近似浴盆曲线的变化趋势，分为早期失效期、偶然失效期和耗损失效期。ELFR测试主要针对早期失效期，在此阶段，产品失效率较高，且会随着时间的推移而迅速下降。9.3.1、寿命测试项目第九章集成电路可靠性评价9.3.1、寿命测试项目0级:环境温度150℃，工作48小时；或者环境温度175℃，工作24小时1级:环境温度125℃，工作48小时；或者环境温度150℃，工作24小时2级:环境温度105℃，工作48小时；或者环境温度125℃，工作24小时3级:环境温度85℃，工作48小时；或者环境温度105℃，工作24小时早期失效率试验（ELFR）接受标准：800pcs/lot，3lot

产品要在试验后48小时内完成电性能测试分别在室温和高温条件下测试，电性能必须满足产品规格要求试验后样品不允许失效9.3.1、寿命测试项目实验条件样品数量第九章集成电路可靠性评价0级:环境温度150℃，工作48小时；或者环境温度175℃，工作24小时1级:环境温度125℃，工作48小时；或者环境温度150℃，工作24小时2级:环境温度105℃，工作48小时；或者环境温度125℃，工作24小时3级:环境温度85℃，工作48小时；或者环境温度105℃，工作24小时高温工作寿命试验（HTOL）9.3.1、寿命测试项目接受标准：

产品要在试验后48小时内完成电性能测试分别在室温和高温条件下测试，电性能必须满足产品规格要求试验后样品不允许失效实验条件测试设备：BTI-T3000AT第九章集成电路可靠性评价9.3.2、环境测试项目

集成电路环境测试项目用于评估产品在各种应用环境下的适应性。进行各项试验前，样品需要先进行预处理，以模拟产品在使用前经历的贮存和回流焊过程。预处理（PC）高加速应力试验（HAST）无偏压高加速应力试验（UHAST）温度循环试验（TC）带电温度循环试验（PTC）9.3.2、环境测试项目封装/焊点可靠性封装密封性电路+封装综合湿度+电场综合建立干燥基准第九章集成电路可靠性评价9.3.2、环境测试项目125℃对样品进行不少于24小时的烘焙，按照J-STD-020中潮湿敏感等级标准进行吸湿处理样品经过3次回流焊接受标准：预处理（PC）9.3.2、环境测试项目HAST、UHAST、TC和PTC试验所需样品的总和外观检验，无裂纹等异常每lot取3pcs样品进行超声扫描显微分析，内部无分层，裂纹等异常样品电性能应在室温条件下测试，电性能必须满足产品规格要求试验后样品不允许失效实验条件样品数量第九章集成电路可靠性评价接受标准：9.3.2、环境测试项目高加速应力试验（HAST）评估非密封封装集成电路对湿气的抵抗能力和可靠性

77pcs/lot，3lot，样品需要先经过预处理产品要在试验后48小时内完成电性能测试在室温和高温条件下测试，电性能必须满足产品规格要求试验后样品不允许失效高温130℃高湿85%RH加偏置电压时间96小时实验条件样品数量实验目的第九章集成电路可靠性评价9.3.2、环境测试项目高加速应力试验（HAST）第九章集成电路可靠性评价9.3.2、环境测试项目130℃，85%RH，96小时9.3.2、环境测试项目无偏压高加速应力试验（UHAST）评估非密封封装集成电路在潮湿环境中的可靠性。揭示在HAST试验中被偏置电压掩盖的一些失效机理，如电偶腐蚀等77pcs/lot，3lot，样品需要先经过预处理产品要在试验后48小时内完成电性能测试。分别在室温和高温条件下测试，电性能必须满足产品规格要求试验后样品不允许失效样品数量实验条件实验目的接受标准：接受标准：第九章集成电路可靠性评价9.3.2、环境测试项目0级:-55℃至150℃，循环2000次1级:-55℃至150℃,循环1000次2级:-55℃至125℃，循环1000次3级:-55℃至125℃，循环500次9.3.2、环境测试项目温度循环试验（TC）评估集成电路对温度变化产生的机械应力的承受能力77pcs/lot，3lot，样品需要先经过预处理试验后样品不允许失效TC完成后，从一个批次中随机选取5个样品进行开盖，进行WBP验证每lot取3pcs样品进行超声扫描显微分析，无分层等异常实验目的实验条件样品数量第九章集成电路可靠性评价9.3.2、环境测试项目9.3.2、环境测试项目温度循环试验（TC）温度循环测试示意图TC后芯片封装失效缺陷图接受标准：第九章集成电路可靠性评价9.3.2、环境测试项目温度循环过程中，样品进行5分钟上电和5分钟断电的交替循环操作。0级:环境温度为-40℃至150℃，循环1000次。1级:环境温度为-40℃至125℃，循环1000次。2、3级:环境温度为-40℃至105℃，循环1000次。9.3.2、环境测试项目带电温度循环试验（PTC）旨在模拟典型应用中遇到的最坏情况。45pcs/lot，1lot，样品需要先经过预处理样品电性能应在室温和高温条件下测试电性能必须满足产品规格要求试验后样品不允许失效实验目的实验条件样品数量需要进行PTC试验的器件耗散功率≥1W功率上升时间变化＜0.1S结温变化≥40℃第九章集成电路可靠性评价高温存储寿命试验（HTSL）评估在存储条件下，温度和时间对集成电路可靠性的影响塑封器件和倒装BGA芯片：0级:环境温度为175℃条件下1000小时或150℃条件下2000小时1级:环境温度为150℃条件下1000小时或175℃条件下500小时2、3级:环境温度为125℃条件下1000小时或150℃条件下500小时陶瓷封装器件：环境温度为250℃条件下10小时或者200℃条件下72小时45pcs/lot，1lot产品要在试验后168小时内完成电性能测试在室温和高温条件下测试，电性能必须满足产品规格要求，试验后样品不允许失效非易失性存储器件，需要在试验开始前写入数据，并在试验之后检查数据的完整性外观检验须合格9.3.2、环境测试项目实验目的实验条件样品数量接受标准：第九章集成电路可靠性评价高温存储寿命试验（HTSL）9.3.2、环境测试项目高温存储寿命试验规范指标示意图失效机制电路的断路和短路材料的破坏结构机械变形接受标准第九章集成电路可靠性评价每个试验项目的样品数量均为77pcs/lot，3lot高温试验序列：样品先进行高温擦写耐久性试验，然后将样品分成两组，一组进行高温数据

保持试验，另一组进行高温工作寿命试验。低温试验序列：样品先进行高温擦写耐久性试验，然后低温数据保持试验。EDR试验分为高温试验和低温试验两部分9.3.3、耐久度测试项目非易失性存储器件（NVM）耐久性、数据保持和工作寿命试验（EDR）用于评估非易失性存储器件或包含非易失性存储模块器件的数据改变数据保持和恒定温度下工作的能力和可靠性样品试验后能保持其预期数据状态96小时内完成室温和高温条件下电性能测试，结果必须满足规格要求试验后样品不允许失效实验目的样品数量第九章集成电路可靠性评价擦写耐久性试验试验要求1324高温数据保持试验要求低温数据保持试验要求高温工作寿命试验要求9.3.3、耐久度测试项目第九章集成电路可靠性评价高温循环应在环境温度≥85℃进行总循环时间不超过产品加速寿命时间的15%

低温循环应在环境温度≤55℃进行

总循环时间不超过产品加速寿命时间的15%在擦写耐久性测试中，当写或擦除指令在最大指定时间内未完成，或当指令完成但存储数组中的数据内容与预期的数据内容不同时，就会认为试验失败擦写耐久性试验试验要求9.3.3、耐久度测试项目定义耐久性试验所需的擦写循环次数应为器件规格书中规定的最少循环次数标准循环模式棋盘格循环全0全1循环棋盘格反棋盘格循环第九章集成电路可靠性评价完成高温擦写耐久性试验后，样品应按技术规范的最坏情况进行写入高温数据保持试验要求9.3.3、耐久度测试项目如拓扑棋盘（即每个bit都被其补码包围）。在用户和供应商同意的情况下，也可接受其他模式高温数据实验温度和时长试验结束后器件等级用户指定的任务配置文件数据保持的活化能数据测试全功能测试第九章集成电路可靠性评价低温数据保持试验要求9.3.3、耐久度测试项目完成高温擦写耐久性试验后，样品应按技术规范的最坏情况进行写入低温数据实验条件试验结束后环境温度≤55℃存储≥1000h数据测试全功能测试第九章集成电路可靠性评价NVM高温工作寿命试验的温度和时长与HTOL一致，试验中NVM数组的所有地址都应该被访问到，并尽可能多次读取试验结束后，样品要首先进行数据测试，然后进行全功能测试高温工作寿命试验要求9.3.3、耐久度测试项目0级:环境温度150℃，工作48小时；或者环境温度175℃，工作24小时1级:环境温度125℃，工作48小时；或者环境温度150℃，工作24小时2级:环境温度105℃，工作48小时；或者环境温度125℃，工作24小时3级:环境温度85℃

，工作48小时；或者环境温度105℃，工作24小时实验条件第九章集成电路可靠性评价和车规级芯片相比，军用级芯片的应用场景更为苛刻，对可靠性要求更高，因此可靠性评价与车规级芯片有很大差异。以塑封集成电路来说，两者主要有以下几点差异：（1）测试项目的差异（2）测试条件的差异（3）测试顺序的差异（4）样本量的差异（5）评价机构的差异9.3.3、耐久度测试项目第九章集成电路可靠性评价军用级芯片：必须做高压蒸煮试验，热冲击和盐雾试验车规级芯片：对这三项试验没有强制规定军用级芯片：9.3.3、耐久度测试项目测试项目的差异测试条件的差异温度循环试验条件是-65℃至150℃，1000次，HAST试验条件是130℃，85%RH，500h车规级芯片：温度循