Maxim模拟产品可靠性报告

Maxim模拟产品可靠性报告
1 前言
本报告介绍了Maxim模拟产品的可靠性数据。这些数据是从1999～2000年实施的可靠性应力试验中获取的。Maxim公司采用了如下9种工艺：
——标准金属栅CMOS（SMG）；
——中等电压金属栅CMOS（MV1）；
——中等电压硅栅CMOS（MV2）；
——3μm硅栅CMOS（SG3）；
——5μm硅栅CMOS（SG5）；
——1.2μm硅栅CMOS（SG1.2）；
——0.8μm硅栅CMOS（S8）；
——0.6μm硅栅CMOS（S6）；
——双极（BIP）工艺。
在这一时期中受高温应力（135℃）的产品积累了14×106器件小时。本报告中的数据是Maxim模拟产品的典型值，论证了Maxim产品的恒定高可靠性。
2 可靠性方法
Maxim公司的可靠性试验的质量解决方法是保守的。7个工艺中，每个工艺都已经用下列工业标准来鉴定：寿命试验、85／85、压力锅、HAST、高温贮存试验和温度循环（表1）。每种工艺都已经接受鉴定并证明能生产出高质量产品。
表1 Maxim公司的可靠性试验

Maxim公司的SMG、MV1、MV2、SG3、SG5、SG1.2、S6、S8和双极工艺完全符合或超过半导体工业界的性能与可靠性期望值。Maxim公司各种工艺产品的长期寿命试验结果于表2显示。

表2 Maxim公司各种工艺产品的寿命试验结果

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3 可靠性规划
3.1 可靠性规划步骤
Maxim公司已实施了一系列旨在制造工业界中最高质量和最可靠产品的质量与可靠性规划。所有产品、工艺和制造中的变化都必须在大量生产之前经受可靠性试验。其可靠性规划包括下列3个步骤：
a. 第1步：初始可靠性鉴定计划
Maxim公司的产品可靠性试验程序满足EIA—JEDEC标准和多数标准的OEM可靠性试验要求。
表l概述了作为Maxim公司可靠性规划组成部分的鉴定试验。在交付产品之前，本公司需要来自新工艺技术的3个连续生产批来满足可靠性试验要求。
b. 第2步：正在进行的可靠性监控计划
Maxim公司每星期都要把每种工艺中的圆片批确定为可靠性监控试验的对象。每一批都要在135℃温度下经受48小时高温工作寿命试验（HTOL）。在每季度的基础上，每种工艺的一个圆片批要经受与表1所述的长期可靠性试验。这些试验包括HTOL试验、85／85、压力锅、温度循环和高温贮存试验。试验结果被反馈到生产中。
c. 第3步：深入的失效分析和纠正措施
本公司的技术人员能按器件等级来分析每个可靠性试验失效。若告警的失效机理或趋势被识别，纠正措施就会自动启动。这种主动的响应和反馈保证了器件失效机理的差异能在成为主要问题之前得到纠正。
3.2 可靠性设计
严格的设计方法是高可靠产品制造的组成部分。大量加工好的产品测试不能创造出临界设计的可靠性。为了把可靠性设计到产品中去，Maxim公司首先制订了一整套物理配置规则，这些规则即使在最坏案例制造容限下也能使产品非常可靠。这些规则是强制性的，每个电路都要经受计算机化的设计规则检查，以保证符合性。
静电放电（ESD）保护特别受到重视。Maxim公司的目标是通过独特的保护结构，把每个产品的每个引脚设计成能经受得起2000V以上的ESD电压。对于RS-232接口电路来说，该产品能用人体模型来经受±15kV ESD，用IECl000-4-2接触放电来经受±8kV ESD或用IECl000-4-2气隙放电来经受±15kV ESD。 Maxim公司为50mA闩锁保护测试每个新产品设计。
设计被广泛模拟（用电路和逻辑模拟软件）用来评价最坏工作条件下的性能。最后要检查每个设计，并在屏蔽之前由独立工作组对其进行研究。
3.3 圆片检验
所有圆片都是用控制极其严格、稳定和证实先进的工艺来制造的。每块圆片都必须通过许多过程中的检验点（比如，氧化物厚度、对准、关键尺寸和缺陷密度等），还必须遵守Maxim公司的电气与物理规范。加工好的圆片应接受光学检验，以检测物理缺陷。然后，它们应接受参数测试，以保证其完全符合Maxim规范。本公司的参数测试系统设计用来作精密测量，以致于能保证模拟电路的可靠性和再现性．
Maxim公司的质量控制技术能解决低于1pA和产生1pF电容的电平问题。它有专利权的软件使亚阈值特性、快速表面状态密度和对预计长期稳定性和可靠性起关键作用的其它参数的自动测量成为可能。Maxim公司的每块圆片都经受这种严格的筛选，以维护客户的利益。
4 可靠性数据
4.1 数据摘要
表3概述了Maxim公司生产线提供的产品可靠性数据摘要。
表3 产品可靠性数据摘要

4.2 早期致命性评价
在实现鉴定合格状态之后，Maxim公司评价每个工艺和产品族的早期致命失效率。通过早期致命性分析，技术人员可识别每个工艺和产品族的常见缺陷。
4.3老练的优点
Maxim公司的早期致命性解决方法包括作为生产流程的标准阶段的老练。老练可保证客户收到高质量的产品。现在，由于补充了高技术制造设备，Maxim公司已改进了固有的产品质量。
新的制造工艺每次引进Maxim公司中时，早期致命性（老练）评价都是从工艺鉴定开始的。通过早期致命性评价，技术人员可识别早期生产阶段中的制造工艺缺陷。
表2的数据概述了产品老练的可靠性效应。实际上，在14215个试样中，只有10个试样被发现在135℃温度下工作1000h以后超出其规范要求。这相当于在25℃温度下0.18非特的失效率。
相比之下，在135℃温度下工作12h之后，早期致命率等于69/240408，相当于1.22非特的失效率。实际上，通过头6年的工作（低于0.004﹪/年），整族的0.0287﹪还被看作是有缺陷的，因为在产品的剩余寿命中，还有附加的0.014﹪/年的失效。
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