信頼性試験
TI が製品の信頼性評価のために実施している試験：
加速試験
ほとんどの半導体デバイスの寿命は、通常の使用条件下では長年にわたります。しかし、寿命を評価するために何年も待つことはできないため、印加するストレスを大きくする必要があります。ストレスを加えると、潜在的な故障メカニズムが強化または加速され、故障発生の根本原因を特定しやすくなり、TI は故障モードを防止するための対策を講じることができます。
半導体デバイスにおける一般的な加速要因は、温度、湿度、電圧、電流です。ほとんどの場合、加速試験によって物理的な故障メカニズムが変化することはありませんが、観測されるまでの時間が前倒しになります。加速条件と通常条件との間に生じる差は、「ディレーティング」と呼ばれます。
高加速試験は、JEDEC に基づく認定試験の重要な要素です。以下の各試験は、JEDEC 規格の JESD47 に基づく高加速条件を反映したものです。製品がこれらの試験に合格した場合、そのデバイスはほとんどの用途で使用可能と判断されます。
温度サイクル
JESD22-A104 規格に従い、温度サイクル (TC) 試験では、ユニットに対して極端な高温および低温を設定し、その間で温度を遷移させます。この試験は、あらかじめ規定されたサイクル数にわたり、ユニットにこれらの温度条件を繰り返し適用する方法で実施されます。
高温動作寿命 (HTOL)
高温動作寿命 (HTOL) は、高温下で動作させた状態のデバイスの信頼性を評価するために用いられる試験です。JESD22-A108 規格に従い、通常は長期間にわたって実施されます。
温湿度バイアス / バイアス印加高加速ストレス試験 (THB/BHAST)
JESD22-A110 規格に従い、THB および BHAST では、デバイス内部の腐食を加速させることを目的として、デバイスに電圧バイアスを印加した状態で高温高湿条件を設定します。THB と BHAST は同じ目的を果たしますが、BHAST の条件と試験手順を適用することで、THB より大幅に短時間で試験を行えます。
オートクレーブ / バイアス無印加 HAST (uHAST)
オートクレーブおよびバイアス無印加 HAST (uHAST) は、高温高湿条件下におけるデバイスの信頼性を判断する試験です。THB や BHAST と同様、腐食を加速させる目的で実施されますが、それらの試験とは異なり、ユニットにはバイアス電圧が印加されません。
高温保管
高温保管はベーキングまたは HTSL とも呼ばれ、高温下におけるデバイスの長期的な信頼性を評価する試験です。HTOL とは異なり、試験期間中はデバイスを動作させません。
静電気放電 (ESD)
静電荷とは、静止状態にある不均衡な電荷を指します。通常、静電荷は絶縁体の表面同士がこすれ合ったり、引き離されたりすることで発生します。その際、一方の表面は電子を受け取り、もう一方の表面は電子を失います。その結果、電気的に不均衡な状態となり、これを静電荷と呼びます。
静電荷が一方の表面からもう一方の表面に移動する際に、静電気放電 (ESD) が発生し、2 つの表面の間に非常に小さな雷のような放電が起こります。
静電荷の移動時には電流が発生し、ゲート酸化膜、金属層、接合部を損傷または破壊する可能性があります。
JEDEC では、2 つの異なる方法で ESD を試験します。
1.人体モデル (HBM)
人体に蓄積された静電荷がデバイスを経由してグランドに流れる人体放電の動作をシミュレートするために策定された、コンポーネント レベルのストレス法です。
2.荷電デバイス モデル (CDM)
JEDEC JESD22-C101 の仕様に従って、製造機器と製造プロセスで発生する充電と放電のイベントをシミュレートする、コンポーネント レベルのストレス法です。