美國半導體器件的失效率及其計算方法

1、電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗 卯 年第 期桑 闖 字 導 體 篡鈴 喻 失 救 率 及共 箭 篡 分 公滋 璐 訪彭蘇娥 劉 涌 信息產(chǎn)業(yè)部 電子 五 所摘要 本 文用 美 國哈里 斯 半導體器件公 司的實例 數(shù)據(jù)介紹 了如何采用 新概念計算半導體 失效率 的方 法, 并 收集 了近年來發(fā)表的 部分 半 導體器 件 失效率的數(shù)據(jù) 其 中早期失效率數(shù)據(jù)是利 用 置信 度 計 算 出來 的, 長 期 失效 率是 利 用 激活 能和 置信 度計

2、算出來 的, 同 時還分 析 了 自 年 以來美 國半導體 失效率 的變化趨勢或 可 靠性 改進 的情況, 以供 參考。關鍵詞 半 導 體器 件 失 效率引 言推算產(chǎn) 品失效率 的傳統(tǒng)方法 是對從母 體中隨機抽 取 的 樣 品進 行 高溫 加 速 壽 命試 驗,計算 出在該試驗條件下 的失效率, 然后進行外推, 以得 出降額條件下或在現(xiàn)場應用 條件下 的失效率估計值。 雖 然描述半導體器件可靠性 的方法有多種, 但從壽命試驗 中產(chǎn)生 可

3、靠性數(shù)據(jù)仍是 目前 工業(yè)界 的 主要方法。本文采 用美 國哈里斯半導 體公 司 的實例數(shù)據(jù), 介紹 了 計算 半 導 體 器 件 失 效 率 的 方法, 該方法 除 了利 用傳統(tǒng) 的概念之外, 還采用 了一些新概念。 因為產(chǎn) 品的可靠性數(shù)據(jù)是通 過具有幾種 不 同失 效機理 的各種不 同壽命試驗來 累積 的, 需 要 一種 綜合的失效率。 如果在某 一壽命試驗 中有 個或 個 以 上 的失效機 理, 失效率 的計算 就變得較為復 雜,

4、這是 由于 不 同的失效機理 的熱激活 能不 同, 因而其加速 因 子 也不 同。半導體器件失效率計算方法的實例介紹這里是美 國哈里斯半導體公 司介紹 的產(chǎn)品失 效率計算方法 的實例 假定 有 以 個樣品, 放 在 ℃的箱 中進 行 《 〕 小 時 的 試驗, 在 儀刃 小時有一個失效 光 刻膠 裂縫,激活 能為, 在 《 刀 小 時有 一 個 失 效氧化層 缺 陷, 激 活 能 為 樣 品 內(nèi)部溫升為 ℃, 樣 品進行 以叉 小時、

5、以力 小時和 《 小 時 的試 驗, 希望 求 得 這 種 工 藝的產(chǎn) 品在 ℃ 及 ℃ 的失效率。 計算方法及步驟如下利 用阿列 尼 斯方 程 式, 求加 速 因子加速 因 子 的計算公式 為了 、 二 籠 于 不二 , 一 不一‘ 一 一 一 、‘ 場用 鹼 力 ,式 中玻耳茲曼 常數(shù)一電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗 男舊 年第 期表 美 國國家半導體公 司主要 工藝 的失效率丫卜一早期失 效率 長期失 效 率 早 期 失效率 長期失效率

6、仃 口子 朋了 朋拼一腳拜矛 ,‘了 上另,《美 國 哈里斯半導體公司 產(chǎn)品的失效率美 國 哈 里 斯半導體公 司是美 國的軍工企業(yè), 其產(chǎn) 品 已 列 人 合格 產(chǎn) 品 目錄 和合格 生 產(chǎn) 廠 目錄。 半 導 體 產(chǎn) 品 的 主要 工 藝技術包括—功率 雙極 金屬 化半導 體—高頻 雙極 功率一一高 壓雙極 功率—模擬 數(shù)字— —一互 補雙 極 介質(zhì)絕 緣 鍵合 圓片下 表 是美 國 哈里 斯 半導 體公 司某 些 產(chǎn)品 的 失 效

7、 率。 哈 里 斯 公 司 對 外 公 布 的 商 業(yè)的、 工 業(yè) 的 和 軍 事 用 途 的 半 導 體 失 效 率 數(shù)據(jù), 通 常是 在 ℃, 情 況下 計算 的,只 有 在 關 鍵 系 統(tǒng) 內(nèi) 應 用 時, 有 時 要 求 在℃或 ℃下 規(guī) 定 為 或 的失效率。賽普利斯半導體公司產(chǎn)品的失效率賽普 利斯半導 體公 司產(chǎn) 品奉行 的質(zhì)量標準是 零缺 陷, 其產(chǎn) 品的可靠性是通過全面質(zhì)量 管理 體系來實現(xiàn) 的。 下 表 是賽普利斯 半