对半导体器件的可靠性进行老化测试

要点

• 老化测试是在半导体器件上监督施加电应力和热应力以诱发固有故障。

• 在半导体中，故障可分为早期故障、随机故障或磨损故障。

• 老化测试的类型包括静态老化测试、动态老化测试和动态老化测试。

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尽管人类无法预测自己的未来，但我们已经能够创造并应用出色的技术来预测人造系统的未来。这些技术旨在保护系统免受损坏和故障，包括传统的分析方法传统的分析方法、负载测试、模拟和机器学习预测。半导体器件的老化测试就是这样一种技术，其中组件在组装到系统中之前会执行故障测试条件。测试的安排是使组件在监督下被迫经历某些故障条件，并分析组件的负载能力。该测试有助于确保系统中使用的组件的可靠性。

老化测试的重要性 

老化测试是一种预测方法，用于在有缺陷的固态电子元件进入市场或组装到电子产品中之前识别和丢弃它们。随着半导体电子技术的进步，老化测试已成为确保质量的关键行业程序。除半导体元件外，PCB、IC 和处理器部件通常在老化条件下进行测试。 

老化测试可以定义为在设备上监督施加电应力和热应力以诱发固有故障。在半导体中，故障可分为以下几类：

1. 早期故障发生在设备运行的初始阶段。早期故障的发生率随着时间的推移而降低。 

2. 随机故障发生的时间相对较长，而且故障发生率也呈恒定不变。

3. 在部件保质期即将结束时会出现磨损故障。与早期和随机故障的发生率相比，该部件越来越多地遭受磨损故障。 

显示半导体器件随时间变化的可靠性的曲线称为故障率曲线，或“浴盆曲线”。从该曲线可以看出，如果半导体器件容易出现早期故障，则无需担心随机或磨损故障——其使用寿命在操作本身的早期阶段就结束了。为了跟上半导体市场标准并保持公司的优质声誉，必须采取措施只提供高度可靠和优质的产品。为了确保这种可靠性，第一步是减少早期故障。 

老化测试是改善降低早期故障率的一种方法。半导体中的潜在缺陷可以通过老化测试来检测。当器件由于施加的电压应力和加热而开始运行时，潜在的缺陷变得突出。大多数早期故障是由于使用有缺陷的制造材料和生产阶段遇到的错误造成的。通过进行老化测试，只有早期故障概率较低的组件才会投放市场。 

老化测试的影响

在老化测试中，芯片、PCB 或半导体器件在高温、电压和功率循环条件下进行测试。该测试通过迫使设备在监督下经历故障条件来加速设备中潜在缺陷的出现。半导体器件的负载能力是通过施加高电压和温度等应力来评估的。对生产批次的每个组件进行老化测试，以确保组件符合制造标准且可靠。 

优点

老化测试是消除半导体器件中最初的高潜在故障的最佳筛选方法。通过老化测试的设备是高质量的部件，没有潜在缺陷，可以放心地纳入最终产品组装中。通常，在半导体元件的老化测试过程中会检测到介电故障、金属化故障、电迁移和导体故障。 

缺点

老化测试是一种估算半导体器件使用寿命的方法。然而，老化测试会缩短设备的总寿命。即使器件的可用时间不受影响，器件应力分布、效率、抗电气过应力 (EOS) 和静电放电 (ESD) 的能力也会受到长时间施加极端电压和温度的不利影响。老化测试期间的时间。使用老化测试筛选的半导体元件会随着时间的推移而退化，需要更换。因此，老化过程间接增加了维护成本。 

老化测试的类型

老化测试过程通常在125℃的温度下进行，并在其整个使用寿命期间可以向器件提供最坏情况的偏置电压。老化板用于将半导体元件放入老化炉中。电压应用可以是静态的或动态的。老化测试的不同类型是静态老化、动态老化和动态老化测试。下表比较了静态老化和动态老化测试。 

静态和动态老化测试对比

半导体器件的老化测试是最常见的筛选测试，这是有充分理由的。老化测试可以从供应链中剔除那些极有可能出现早期故障和潜在缺陷的不可靠组件。这是所有主要半导体制造行业推荐的程序，因为它是分析早期故障趋势、增强可靠性和估计半导体器件的可用器件时间的最佳可用质量保证方法。

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