电子元器件可靠性HTRB-HTGB介绍

HTRB&HTGB

可靠性壽命測試解讀測試介紹壽命計算異常判定實驗中斷處理各標準的比較業界供應商測試條件建議測試電路測試制定by

ECMEContent一、HTRB目的：考核产品加上反向偏置到測試樣品的主功耗結，使器件工作在或者靠近最大額定擊穿電壓和/或電流水平的靜態工作模式，在線性工作區域下找出器件的偏壓下影響影響固態器件工作溫度的影響，從而预估器件长期工作的失效率。業界普遍的測試条件：150℃(或使结温等于额定值)，80%BVdssRatingCheckpoint:0/168/500/1000hrs失效机理：高溫下芯片由於應力作用(溫度和電壓)表面和内部的杂质加速反应，暴漏出PN結的非完整性、晶片的缺陷及離子污染等級，使在兩個或是多個PN結之間形成大的漏電流適用料件：AllDiscreteDevice可能的實失效點：

Junction/Termination、foreignmaterials、polar/ioniccontaminants一、HTGB目的：考核产品對柵級偏壓或者零件樣品的其他氧化物加上偏壓，使器件工作在或者靠近氧化物最大額定擊穿電壓水平的靜態工作模式，在線性工作區域下找出柵極偏壓對器件和柵氧化層緻密度的影響，從而预估器件长期工作的失效率。業界普遍的測試条件：150℃(或使结温等于额定值)，100%VgsRating；Checkpoint:0/168/500/1000hrs失效机理：高溫下芯片由於應力作用(溫度和電壓)，表面和内部的杂质加速反应，暴漏出柵極氧化層或是其他氧化物的氧化層的非完整性及離子污染等級，使在兩柵極氧化層或是其他氧化物的氧化層形成大的漏電流適用料件：MOSFET可能的失效點(GateOxide)：

thicknessvariation、structureanomaliesparticulateintheoxide、mobileions二、壽命計算---活化能的選取二、壽命計算---活化能的選取（續）高溫反偏

（HTRB）

Diode（活化能估計為0.72eV）

BJT（活化能估計為0.5eV）

MOSFET（活化能估計為0.75eV）

Remark：僅限於Si半導體材料的器件Remark：AFt：溫度加速因子N：測試樣品數量H：測試時間X2：信賴水準Λ：失效率MTTF：平均故障間隔二、壽命計算---Thechi-squarevalueχ2二、HTRB壽命計算--1/3Diode參數漂移以95%信賴水準為基準

（χ2=5.99）以正常使用80℃（353K），加速至125℃（398K）活化能0.75eV（Parametricdrift）測試數量：77pcs測試時間：1,000hrs失效樣品數：0pcs參考標準:Follow

JESD22-A108加速因子：Aft=exp[0.75/8.623x10-5x(1/353-1/398)]=16.2135816平均故障間隔：MTTF=1/λ=1/[5.99/2x1/(16.21358161x77x1000)]=47.584年BJTBondingwireLift以95%信賴水準為基準

（χ2=5.99）以正常使用80℃（353K），加速至125℃（398K）活化能1.26eV（bondingwirelift）測試數量：77pcs測試時間：1,000hrs失效樣品數：0pcs參考標準:Follow

JESD22-A108加速因子：Aft=exp[1.26/8.623x10-5x(1/353-1/398)]=107.7945132平均故障間隔：MTTF=1/λ=1/[5.99/2x1/(107.7945132x77x1000)]=316.3635年

二、HTRB壽命計算--2/3MOSFETGateoxidedefect以95%信賴水準為基準

（χ2=5.99）以正常使用80℃（353K），加速至125℃（398K）活化能0.3eV（Gateoxidedefect,fieldoxideedge,gateoxide,thk>25nm）測試數量：77pcs測試時間：1,000hrs失效樣品數：0pcs參考標準:Follow

JESD22-A108加速因子：Aft=exp[0.3/8.623x10-5x(1/353-1/398)]=3.047555228平均故障間隔：MTTF=1/λ=1/[5.99/2x1/(3.047555228x77x1000)]=8.944年

二、HTGB壽命計算--3/3三、異常判定1.功能性應用需要滿足2.電性參數需要meetspec.三、試驗中斷處理四、試驗中斷處理1.JESD22-A108D五、可靠性壽命測試標準對比2.AEC-Q101-REV-B3.GJB128A-97五、可靠性壽命測試標準對比（續）StandarStressAbrvsamplesizeperlot#oflotsAccepton#failedCondition

JESD22-A108HighTemperature

ReverseBiasHTRB≥221or30near,maximum-ratedoxidebreakdownvoltagelevels.HighTemperature

GateBiasHTGBnear,maximum-ratedoxidebreakdownvoltagelevels.AEC-Q101HighTemperature

ReverseBiasHTRB771or3080%ofmaximumbreakdownvoltage

1000hrsHighTemperature

GateBiasHTGB77100%ofmaximumgatevoltage

1000hrsGJB128A-97老煉壽命測試HTRB

80%反向偏置漏源電壓電壓

≥160hrsHTGB

80%柵源電壓電壓

≥48hrs六、業界供應商的執行情況（Diode）供應商測試項目測試條件測試時間（小時）數量ROHMHTRBTa=TjmaxVr=VrMax100022LRCHTRBTj=150℃,VR=80%VR100077DIODESHTRBT=125℃V=0.8Vr100077FAIRCHILDHTRBTj=150℃,VR=80%VBR1638/100077ONHTRBTa=150℃VR=80%VR100877NXPHTRBTa=125℃,VR=Vrmax1000180/360INFINEONHTRBTj=150℃,VR=80%VBR100077PANJITHTRBTa=100℃V=0.8VB168/50022CHENMKOHTRBTa=100℃V=0.8Vr100022六、業界供應商的執行情況（BJT）供應商測試項目測試條件測試時間（小時）數量ROHMHTRBTa=Tstgmax.,100%specifiedbias100022LRCHTRBTj=150℃,VCE=80%BVCEO100077DIODESHTRBTemperature:T=150℃,VCE=80%BVCEO100077FAIRCHILDHTRBTemperature:T=150℃,VCE=80%BVCEO100077ONHTRBTemperature:T=150℃,VCE=80%BVCEO100877NXPHTRBTj=Tjmax,Vr=80%ofmax.breakdownvoltage100077INFINEONHTRBTa=150°C,VCB=VCBSmax100077PANJITHTRBTj=150℃,VCE=80%BVCEO16822六、業界供應商的執行情況（MOSFET）供應商測試項目測試條件測試時間（小時）數量FairchildHTGB150C,100%VGSV100077HTRB150C,80%BiasV100077INFINEONHTGB80%VGSV,T:Tjmax=175°C100077HTRBT:Tjmax=175°C,100%Vdsmax100077IRHTGBTj=maxratedTj,80%ratedVgss100022HTRBTj=maxratedTj,80%ratedVdss100022NIKOHTGB150C,

100%VGSV100077HTRB150C,80%BiasV100077NXPHTGB150C,100%VGSV100080HTRB150C,80%BiasV100080ONHTGBTA=150°C，100%VGSV100884HTRBTA=150°C，80%BiasV100884RENESASHTRBTa=150℃,100%VDSS100022VISHAYHTGBTemp=150°c,Vgs=100%ofVgsmax100082HTRBTemp=150°c,Vds=80%ofVdsmax100082六、業界供應商的執行情況（MOSFET）-續供應商測試項目測試條件測試時間（小時）數量AOSHTGBTemp=150°c,Vgs=100%ofVgsmax100045/77HTRBTemp=150°c,Vds=80%ofVdsmax100045/77APECHTGBMax.OperatingTemperature,100%Vgsmax100077HTRBMax.OperatingTemperature,80%Vdsmax10077DIODESHTGBTemp=150°c,Vgs=100%ofVgsmax100077HTRBTemp=150°c,Vds=80%ofVdsmax100077LRCHTGBTj=150℃,100%Vgss100077HTRBTj=150℃,100%Vdss100077PANJITHTGBTj=150℃,100%Vgss168/50022HTRBTj=150℃,100%Vdss168/50022YEASHINHTGBTj=150℃,100%Vgss100077HTRBTj=150℃,100%Vdss100077六、業界供應商的執行情況總結結論：歐美供應商可靠性要求比較嚴格，以IR、INFINEON測試條件要求最可嚴格；臺系、日系可靠性要求稍微遜色，以PANJIT測試條件最為寬鬆；綜合上述供應商的測試條件:HTRB：Temp=150°c,Tj=Tjmax,Vr=80%ofmax.breakdownvoltageHTGB：Temp=150°c,Vgs=100%ofVgsmax七、建議測試電路VVHTGBHTRB八、測試標準和等級制定測試項目測試條件測試數量（顆）測試時間（小時）等級HTRB80%