產(chǎn)品可靠性測(cè)試失效的預(yù)分析

陳思　丁玉龍　肖云鵬

摘要：在半導(dǎo)體分析中產(chǎn)品可靠性測(cè)試的失效分析屬于具有挑戰(zhàn)性的部分，而且在產(chǎn)品的整個(gè)可靠性失效分析中物性失效前的預(yù)分析屬于極其重要的步驟，促使進(jìn)行充分與合理的預(yù)分析，能夠?qū)ξ镄允Х治龅某晒β蔬M(jìn)行大幅度的提高。所以本文主要通過(guò)不同產(chǎn)品的可靠性測(cè)試的失效類型與機(jī)理，對(duì)常用的預(yù)分析方法與手段進(jìn)行介紹，以及對(duì)預(yù)分析的重要作用進(jìn)行闡述，促使在產(chǎn)品可靠性的失效分析中對(duì)預(yù)分析進(jìn)行融合，從而確保對(duì)產(chǎn)品可靠性測(cè)試失效的效果進(jìn)行大幅度的提高。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品;可靠性;測(cè)試;失效;預(yù)分析

由于可靠性測(cè)試具有一定的特殊性，因此其失效的樣品比普通測(cè)試失效樣品更加寶貴，一般情況產(chǎn)品可靠性測(cè)試具有較長(zhǎng)的周期，最長(zhǎng)的時(shí)間可達(dá)到兩個(gè)月，短的時(shí)間也可能是幾天。但是并不會(huì)具有較多的失效樣品數(shù)量，有時(shí)甚至只有一個(gè)，所以在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)才得到少量的失效樣品，不僅能夠?qū)に嚫倪M(jìn)、可靠性表現(xiàn)進(jìn)行大幅度的提升，也能夠?qū)蛻舻男枨筮M(jìn)行充分的滿足。同時(shí)產(chǎn)品可靠性測(cè)試具有不同的項(xiàng)目，不同的項(xiàng)目具有不同的失效機(jī)理，確保結(jié)合不同的測(cè)試項(xiàng)目，對(duì)不同的失效預(yù)分析手段進(jìn)行運(yùn)用，從而對(duì)產(chǎn)品可靠性失效分析的成功率進(jìn)行大幅度的提高。

一、產(chǎn)品可靠性測(cè)試的分類

集成電路產(chǎn)品的可靠性測(cè)試可以劃分為兩種，主要評(píng)估芯片相關(guān)的產(chǎn)品可靠性項(xiàng)目與產(chǎn)品封裝相關(guān)的項(xiàng)目，主要評(píng)估芯片相關(guān)的產(chǎn)品可靠性項(xiàng)目主要為早夭率測(cè)試、忍耐力測(cè)試、高溫使用壽命測(cè)試、靜電放電測(cè)試、數(shù)據(jù)保持力測(cè)試等。而且產(chǎn)品封裝相關(guān)的項(xiàng)目主要為，高壓鍋測(cè)試、溫度循環(huán)測(cè)試、溫度沖擊測(cè)試、高溫存儲(chǔ)測(cè)試溫濕度偏壓測(cè)試等。由于上述兩種主要根據(jù)評(píng)估對(duì)象劃分，因此封裝提供商極其重視封裝相關(guān)的測(cè)試項(xiàng)目，芯片制造商極其重視芯片相關(guān)的測(cè)試項(xiàng)目^[1]。所以在產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)際的測(cè)試過(guò)程中，可能通過(guò)進(jìn)行封裝的相關(guān)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)芯片可能具有相關(guān)的失效，但是還是需要結(jié)合失效分析對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行最終判定，確保恰當(dāng)?shù)念A(yù)分析不僅能夠?qū)Σ糠值恼嫦噙M(jìn)行揭示，也能夠?yàn)樽罱K的失效分析提供發(fā)展方向。

二、不同測(cè)試失效的預(yù)分析方法

（一）壽命測(cè)試類失效

壽命測(cè)試類失效主要是指老化與預(yù)燒等失效，因?yàn)閴勖鼫y(cè)試類失效不僅能夠?qū)Ξa(chǎn)品可靠性中核心的早夭率與使用壽命進(jìn)行充分的體現(xiàn)，也能夠?qū)υ诋a(chǎn)品設(shè)計(jì)或者制造過(guò)程中的問(wèn)題進(jìn)行充分的反映，所以被廣泛的應(yīng)用。同時(shí)壽命測(cè)試類失效最為常見(jiàn)的是功能性失效，可以通過(guò)功能測(cè)試機(jī)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行電性預(yù)分析，而且可以通過(guò)利用測(cè)試機(jī)的位圖功能，對(duì)邏輯芯片的內(nèi)建存儲(chǔ)單元，或者存儲(chǔ)器類失效進(jìn)行精確的失效定位，也可以通過(guò)利用不同功能測(cè)試程序中的不同測(cè)試項(xiàng)目，對(duì)其他邏輯與混合信號(hào)芯片的失效模塊進(jìn)行定位^[2]。并且在此類失效預(yù)分析中“什穆”屬于極其重要的一種工具，一般的功能測(cè)試機(jī)都可以對(duì)此功能進(jìn)行提供，促使“什穆”通過(guò)對(duì)不同的測(cè)試條件進(jìn)行掃描，對(duì)產(chǎn)品是否完全失效進(jìn)行判斷，從而具備一定測(cè)試條件依賴性的部分失效，例如頻率依賴、電壓依賴等。

在產(chǎn)品的壽命測(cè)試過(guò)程中很有可能發(fā)生測(cè)試導(dǎo)致的過(guò)電應(yīng)力，一般的電性測(cè)量會(huì)對(duì)開(kāi)路或者短路進(jìn)行發(fā)現(xiàn)，而且通過(guò)預(yù)分析對(duì)產(chǎn)品的外觀進(jìn)行檢查，最為常見(jiàn)的現(xiàn)象，就是產(chǎn)品外觀具有被電流燒灼的痕跡，也有可能無(wú)明顯的癥狀，必須通過(guò)后續(xù)的物性分析，對(duì)產(chǎn)品的外觀進(jìn)行判斷。同時(shí)一般情況在高溫電壓下對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行壽命測(cè)試，雖然可能會(huì)對(duì)一些封裝方面的失效進(jìn)行加速顯現(xiàn)，例如焊點(diǎn)剝離、金線斷裂等，但是可以通過(guò)無(wú)損分析對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行發(fā)現(xiàn)。

（二）環(huán)境測(cè)試類失效

環(huán)境測(cè)試類失效主要是對(duì)產(chǎn)品封裝的可靠性進(jìn)行評(píng)估，最為常見(jiàn)的失效模式為漏電、開(kāi)路、短路、參數(shù)漂移等，以及根據(jù)產(chǎn)品的短路與開(kāi)路，預(yù)分析對(duì)萬(wàn)用表進(jìn)行廣泛的應(yīng)用。而且萬(wàn)用表與電性曲線量測(cè)儀相比較，其使用方法更加快速簡(jiǎn)單，能夠?qū)κнM(jìn)行更快的確認(rèn)，以及對(duì)由于測(cè)試制具、管腳的接觸問(wèn)題導(dǎo)致的錯(cuò)誤判斷進(jìn)行有效的排除。同時(shí)在對(duì)失效進(jìn)行確認(rèn)之后，就需要進(jìn)行極其重要的無(wú)損分析，無(wú)損分析主要包含在電子元器件領(lǐng)域中，最為常用的兩種工具超聲波斷掃描儀與X射線透視儀。并且樣品局部缺陷所造成的吸收系數(shù)異常，會(huì)引起X射線透視像的局部發(fā)生異常，因此通過(guò)對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用，能夠?qū)Ψ庋b引線斷裂等問(wèn)題進(jìn)行發(fā)現(xiàn)。例如焊點(diǎn)意外、焊點(diǎn)剝離也可以通過(guò)使用其X射線，以及利用多角度的觀察被發(fā)現(xiàn)。其次在環(huán)境測(cè)試中的預(yù)處理所造成的分層問(wèn)題，X射線透視檢測(cè)就無(wú)法對(duì)其進(jìn)行有效的檢測(cè)，但是這屬于超聲斷層掃描儀的強(qiáng)項(xiàng)。因?yàn)槌暡〝鄬訏呙鑳x能夠通過(guò)不同密度的兩種物質(zhì)的界面，將超聲波反射的強(qiáng)弱成像，從而確保能夠?qū)Ψ庋b中的空洞與分層進(jìn)行發(fā)現(xiàn)。

結(jié)束語(yǔ)：

總而言之，通過(guò)對(duì)不同產(chǎn)品可靠性測(cè)試失效所使用的各種預(yù)失效分析方法進(jìn)行闡述，例如X射線透視檢測(cè)、測(cè)試機(jī)位圖分析、電線曲線量測(cè)等，促使對(duì)失效樣品進(jìn)行詳細(xì)的了解，確保更加利于樣品的制備、處理，不僅對(duì)失效分析的時(shí)間進(jìn)行有效的縮短，也能夠?qū)κХ治龅某晒β蔬M(jìn)行大幅度的提高。同時(shí)不需要對(duì)產(chǎn)品可靠性測(cè)試的失效樣品進(jìn)行開(kāi)蓋與物性分析，需要結(jié)合測(cè)試項(xiàng)目的特性，以及結(jié)合產(chǎn)品相關(guān)信息與失效模式，對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)分析。并且通過(guò)認(rèn)真充分的預(yù)分析，不僅能夠?qū)Ξa(chǎn)品進(jìn)行可靠性測(cè)試的失效，也能夠有效的對(duì)所有的失效樣品進(jìn)行分析。

參考文獻(xiàn)

[1] 葉紅波，電能采集器可靠性試驗(yàn)評(píng)估的研究[D].

[2] 劉云海，簡(jiǎn)維廷，張榮哲，et al.產(chǎn)品可靠性測(cè)試失效的預(yù)分析[J].中國(guó)集成電路，2009，18（12）：51-55.