路径: 主页 > GB/T > 第243页 > GB/T 4937.23-2023 | 标准编号 | GB/T 4937.23-2023 (GB/T4937.23-2023) | | 中文名称 | 半导体器件 机械和气候试验方法 第23部分：高温工作寿命 | | 英文名称 | Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods - Part 23: High temperature operating life | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | L40 | | 国际标准分类 | 31.080.01 | | 字数估计 | 16,110 | | 发布日期 | 2023-05-23 | | 实施日期 | 2023-12-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 4937.23-2023: 半导体器件 机械和气候试验方法 第23部分：高温工作寿命
GB/T 4937.23-2023 英文名称: Semiconductor devices -- Mechanical and climatic test methods -- Part 23: High temperature operating life
中华人民共和国国家标准
半导体器件 机械和气候试验方法
第23部分:高温工作寿命
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
1 范围
本文件描述了随时间的推移,偏置条件和温度对固态器件影响的试验方法。该试验以加速寿命模
式模拟器件工作,主要用于器件的鉴定和可靠性检验。短期的高温偏置寿命通常称之为老炼,可用于筛
选试验中剔除早期失效产品。本文件未规定老炼的详细要求和应用。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
IEC 60747(所有部分) 半导体器件 分立器件和集成电路(Semiconductordevices-Discretede-
vicesandintegratedcircuits)
注:国家标准与IEC 60747(所有部分)各部分之间的一致性程度见附录NA。
IEC 60749-34 半导体器件 机械和气候试验方法 第34部分:功率循环(Semiconductor
devices-Mechanicalandclimatictestmethods-Part34:Powercycling)。
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
4 试验设备
试验设备能提供试验样品所需的试验条件。
4.1 电路
设计对样品施加偏置的电路时,一定要考虑如下几点。
4.1.1 器件原理图
偏置和工作电路应考虑器件的极限条件,不应使器件过应力或导致热失控。
4.1.2 功率
试验电路应限制样品的功耗,当一个器件发生失效时,过剩的功率不能施加到试验组中的其他
器件。
4.2 器件安装
需要时应提供安装器件的装置设计,以减少器件处于应力时的不良影响(如散热不良)。
4.3 电源和信号源
设置和监测电源、信号源的仪器(如数字电压表,示波器等)应进行校准,并具有良好的长期稳定性。
4.4 环境试验箱
环境试验箱在器件加载或者断电时,应能够维持在规定温度的±5℃之内。
5 程序
样品器件应在规定时间和温度条件下承受规定或选定的应力条件。
5.1 应力持续时间
偏置寿命时间旨在满足或者超过使用条件下的等效寿命周期,持续时间依据加速应力进行确定。
应力持续时间在相关规范中规定。根据需要,可依据第7章的要求进行中间测试。
5.2 应力条件
器件应持续施加应力条件(中间测试除外)。总试验时间不应包括试验箱升温至加速条件,试验箱
降温至室内条件和中间测试时间。
5.2.1 环境温度
除另有规定外,高温应力下应调整环境温度和偏置条件,使温度保证在需要的范围内。对于本试
验,典型的试验条件是结温125℃,时间1000h。除另有规定外,低温应力的环境温度最高应为-10℃。
5.2.2 工作电压
除另有规定外,除非不能满足5.2.1规定的条件,试验时器件上施加的电压应为器件规定的最大工
作电压。允许采用更大的电压和更高的温度实现加速寿命,但施加的电压不应超过器件的绝对最大额
定电压,并应经过器件制造商的认可。
5.2.3 偏置条件
下述条款的偏置条件可是偏置应力(静态或脉冲)或是工作应力(动态)。根据偏置条件,电源和输
入电压可接地或提高到一个可选择的最大电压,以确保试验温度不超过绝对最高额定结温。器件输出
可空载或加载,以达到规定的输出电压电平。若器件有热击穿的特性,则不应采用能引起器件热击穿的
偏置方式。
5.2.3.1 高温正向偏置(HTFB)
HTFB试验条件是正向偏置器件主要承受功率的结。器件可工作在静态的或脉冲的正向偏置模
式,脉冲工作时器件施加处于或接近最大额定电流应力。宜确定具体的偏置条件,使器件中最多数目的
固态结处于偏置状态。HTFB试验通常用于功率器件、二极管和分立晶体管器件(一般不适用于集成
电路)。对功率器件而言,HTFB试验是IEC 60749-34内容的补充。
5.2.3.2 高温工作寿命(HTOL)/低温工作寿命(LTOL)
HTOL/LTOL试验条件是将偏置施加在器件样品的工作结。器件可工作在动态工作模式,通常
可通过调节某些输入参数来控制其内部功耗。电源电压、时钟频率和输入信号等输入参数可超出其规
定值,但在其应力下对器件产生的影响在预测之中且非破坏。宜确定具体的偏置条件,使器件中最多数
目的潜在工作结处于偏置状态。HTOL试验通常应用于逻辑和存储器件;LTOL试验目的是寻找由于
热载流子引起的失效机理,一般应用于存储器件和亚微米尺寸器件。
5.2.3.3 高温反向偏置(HTRB)
HTRB试验条件是反向偏置器件承受功率的结,器件一般处于或接近最大额定击穿电压和/或电
流水平的静态工作模式。宜确定具体的偏置条件,使器件中最多数目的固态结处于偏置状态。
HTRB试验一般应用于功率器件。
5.2.3.4 高温栅极偏置(HTGB )
HTGB 试验是将偏置施加于器件样品的栅极或其他氧化物绝缘栅,器件一般处于或接近最大额定
氧化物绝缘栅击穿电压水平的静态工作模式。宜确定具体的偏置条件,使器件中最多数目的栅极处于
偏置状态。HTGB 试验一般应用于功率器件。
6 冷却
在去掉偏置前,处于高温应力下的器件应冷却到55℃或更低温度。对于规定的工艺,如果制造商
提供验证数据,不需要偏置条件下的冷却。为把器件从进行寿命试验的试验箱中转移到与其隔开的冷
却位置上,偏置中断不超过1min时不应视为去掉偏置。除第7章规定的中间测试外,所有规定的电测
试都应在器件重新加热之前完成。
注:偏置是指在电源引脚上施加的电压。
7 测试
适用的寿命试验规范中规定的测试,应在寿命试验开始前、每次中间测试点之后、寿命试验结束后
进行,中间测试和最终测试可包括高温测试,但高温测试应在完成规定的室温(和更低)测试之后进行。
中间测试后,在试验箱升温前或移入高温试验箱10min之内,器件应施加偏置。器件在去掉偏置96h
内应尽快完成电参数测试,如因测试设备的可用性或其他因素造成无法按规定完成测试,应延长偏置寿
命应力或在室温下器件保持偏置状态,直到能满足96h完成测试的要求。
如果器件去掉偏置并超出96h,器件在完成测试前应按表1规定的时间重新施加应力。中间测试
后,应力应在中断点继续施加。对于特定工艺如已有验证数据,以上要求和本章的高温测试限制可不
要求。
8 失效判据
如果一个器件不符合相关规范的规定,则定义为失效。器件要求符合IEC 60747的各个部分。
9 说明
应在相关文件中规定以下细节:
a) 应力温度(试验箱环境)(见5.2);
b......
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