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1、第27卷第3期半导体学报Vol.27No.32006年3月CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSMar.,20063加速试验中失效机理一致性的判别方法•郭春生谢雪松马卫东程尧海李志国(北京工业大学电子信息与控制工程学院,北京100022)摘要:通过对电子器件加速试验失效模型———Arrhenius模型的研究,发现加速试验过程中,失效机理不发生改变时,电子器件失效敏感参数的退化速率与施加应力的负倒数遵从指数关系,从而提出了一种加速试验失效机理一致性的判定方法.对样品3DG130进行了150～310℃的序进应力加速试验,快速得到了失效机理一致的应力范围,验证了该
2、方法的可行性.关键词:加速试验;失效机理;一致性EEACC:2560J;0170N中图分类号:TN32文献标识码:A文章编号:025324177(2006)0320560204本文通过对序进应力加速试验的研究,针对以1引言温度为主要失效原因的电子器件的温度应力模型Arrhenius模型,提出了一种加速试验失效机理一加速试验是指在保证不改变产品失效机理的前致性的判定方法,利用本方法可以快速、准确地得到提下,通过强化试验条件,使受试产品加速失效,以失效机理发生改变的应力点,从而获取加速寿命中便在较短时间内获得必要信息,来评估产品在正常失效机理保持一致的应力范围.条件下的可靠性或寿命指
3、标.通过加速试验,可迅速查明产品的失效原因,快速评定产品的可靠性指标.2理论因此加速试验可以应用于许多方面,如寿命试验、可靠性增长试验、环境应力筛选、失效模式检验、耐久电子器件的失效过程是物理或化学反应过程,性检验等.而温度可以改变物理、化学反应速度,因此提高温度加速试验的方案是在假定试验器件在不同应力应力可以加速电子器件多种失效过程,如二次慢俘下具有相同失效机理的前提下制定出来的.然而,由获、腐蚀、表面电荷扩散、相互扩散、电迁徙、应力迁于在加速条件下器件潜在的失效机理可能被激发出徙、蠕变等退化过程.所以在电子器件加速试验中,来,成为主要失效机理,使加速条件下失效机理发生温度经常
4、被作为加速应力.电子器件的失效敏感退改变,从而导致由加速试验获得的器件寿命不能代化速率与温度的关系通常用Arrhenius模型来模表器件的真实寿命.并且,由于判定失效机理一致性拟.本文主要针对Arrhenius模型进行研究.的应力范围比较复杂、困难,加速试验经常是在不知反应速率与温度的关系用Arrhenius模型来模[2,3]道失效机理,不保证被试验所加速的失效机理与正拟,即:[1]常使用条件下的失效机理相同的情况下进行.在dMQ=Aexp(-)(1)常规的加速试验方法及标准中,也由于不易判定失dtkT效机理一致性的应力范围,没有对失效机理一致性式中M为温度敏感参数;t为试验时间
5、;dM/dt的鉴别进行要求,如MIL2STD2883的可靠性试验,为参数的反应速率;A为常数;Q为激活能;k为波MIL2STD2810的耐久试验,MIL2STD2189的可靠尔兹曼常数;T为试验温度.性增长试验,MIL2STD22164的环境应力筛选,都不考虑到电子器件参数的退化还与施加的电流应[4～6]要求作失效机理的鉴别.这就导致了试验过程中失力和电压应力有关,因此建立模型为:效机理可能发生改变,从而得到错误的可靠性数据,dM=AjnVmexp(-Q)(2)dtkT使试验无效.3国防科工委基础研究资助项目(批准号:Z032005A001)•通信作者.Email:guocs@e
6、mails.bjut.edu.cn2005208213收到,2005210215定稿n2006中国电子学会第3期郭春生等:加速试验中失效机理一致性的判别方法561式中M为电子器件的失效敏感参数;t为试验时表2序进应力加速寿命试验的测试参数及条件间;dM/dt为参数的退化速率;A为常数;j为电流Table2Testparametersandtestconditionsofpro2gress2stressacceleratedtest密度;V为电压;n为电流密度幂指数因子;m为电测试参数测试条件压幂指数因子;Q为失效激活能;k为波尔兹曼常增益hFEVCE=10V,IC=50mA数;T
7、为试验中器件的结温.BVCBO/VIC=100mA同一失效机理对应的失效激活能是相同的,而击穿电压BVCEO/VIC=100mA理想的加速寿命试验只是加速器件的退化速率,而BVEBO/VIB=100mA不改变其失效机理.因此,如果加速过程中试验样品ICBO/pAVCB=10V漏电流ICEO/pAVCE=10V的失效机理不发生改变,那么其对应的失效激活能IEBO/pAVEB=1.5VQ在此温度范围内也将是恒定的.当在试验中对样品施加恒定工作状态电流电压应力时,影响器件敏感参数退化速
