[发明专利]一种评估半导体器件可靠性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及对半导体器件针对温度剧烈变化时的试验方法，尤其涉及对成品半导体器件温度冲击、循环试验方法。

技术背景

随着客户对于半导体材料抗高温焊接能力的要求逐步提高，工厂内部对于材料此方面的特性评估也成了新产品开发过程中必不可少的项目。随着太阳能产业的兴起，半导体产品的使用环境变得更加恶劣，客户对半导体器件的性能要求更加苛刻。因此需要对半导体器件进行温度冲击与循环试验，以获得器件的高低温性能数据，直观地评价产品的可靠行。

目前，对于前述试验，一般采用盐雾箱为试验设备，其升温/降温速率不低于30℃/分钟。温度变化范围很大，同时试验严酷度还随着温度变化率的增加而增加。温度冲击试验与温度循环试验的差异主要是应力负荷机理不同。温度冲击试验主要考察由于蠕变及疲劳损伤引起的失效，而温度循环主要考察由于剪切疲劳引起的失效。但总体说来，上述试验设备对于半导体器件并不是非常适合，一是设备成本高、二是不适应半导体器件中多种材料（半导体芯片、金属框架、有机封装体）、结构的要求。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种能适应半导体器件的温度试验需要，且成本低的评估半导体器件可靠性的方法。

本发明的技术方案是：选取经质量检验合格的半导体器件1~50只，按以下步骤进行：

1）、配制高温检测液；将甘油加热至250~260℃，保温，待用；

2）、配制低温检测液；将防冻液降温至-38~-40℃，确保防冻液仍为液态；

3）、将所述半导体器件浸入所述高温检测液中，静置2-4min；然后迅速浸入所述低温检测液中，静置0.8-1.2min；随即再第二次浸入所述高温检测液中，静置1.5-2.5min；随即再第二次浸入所述低温检测液中，静置0.8-1.2min；

4）、将所述半导体器件从所述低温检测液中取出，采用乙醇清洗、烘干，完毕。

在所述乙醇清洗、烘干工序后，再对所述半导体器件进行电性检测。

本发明类似于对材料进行冷热冲击的一种试验方法，其原理在于通过将外部温度的急剧变化施加到材料本身，对材料产生一种纯机械性的损伤，以评估材料的抗机械应力的能力。本发明根据半导体器件的特性，采用了市场上存在较为普遍的甘油、防冻液经过施加特定的温度条件来实现对半导体材料的性能评估，操作方便易行，无污染，且实验时间较短，可将其推广为整个行业的一种试验评估手段。

具体实施方式

本发明的技术方案是：选取经质量检验合格的半导体器件1~50只，按以下步骤进行：

1）、配制高温检测液；将甘油加热至250~260℃，保温，待用；用甘油，不容易沸腾。此外，由于甘油是水溶性的，便于后期清除。

2）、配制低温检测液；将防冻液降温至-38~-40℃，确保防冻液仍为液态；

3）、将所述半导体器件浸入所述高温检测液中，静置2-4min；然后迅速浸入所述低温检测液中，静置0.8-1.2min；随即再第二次浸入所述高温检测液中，静置1.5-2.5min；随即再第二次浸入所述低温检测液中，静置0.8-1.2min；

4）、将所述半导体器件从所述低温检测液中取出，采用乙醇清洗、烘干，完毕。

在所述乙醇清洗、烘干工序后，再对所述半导体器件进行电性检测。

以下结合具体实验例进一步说明本发明：

试验工具和材料：甘油、防冻液、电炉、冷冻设备、容器、温度计、漏勺、测试仪器

试验步骤：

1、对试验材料进行测试，确保材料为良品，数量20只，

2、将甘油加热到260℃，防冻液在-40℃下冷冻1小时，

3、将两种准备好的液体放置好，将材料在甘油中放置3min，然后迅速放入冷冻液中1min。再迅速放回甘油中放置2min。迅速取出，放置到冷冻液中1min，然后将材料用IPA（乙醇）清洗，烘干，一组试验完成。（试验用秒表计时，尽量减小时间误差）

4、测试材料的电性，看是否有失效的情况，根据有无失效和失效数量的多少判断材料性能的好坏；

5、以上为提供的一种试验条件，可将试验条件进行推广，如每次试验材料的数量、液体量的多少、液体温度的控制等；

6、注意点：甘油高温，注意安全；防冻液不可长时间暴露在外部环境，两组试验后需要重新冷冻1小时再继续进行试验；

本发明的特点是：1、实验器材易取得，简单易操作；2、试验过程中可通过温度计的控制调节温度，已达到评估不同材料的目的；3、与其他可靠性试验相比，时间较短，可迅速得到试验结果，缩短评估周期。此外，通过温度冲击、循环，还能起到释放半导体器件内部结构应力的作用。