 AEC是Automotive Electronics Council汽车电子协会的简称，AEC-Q则是汽车电子协会制定的一系列电子元器件质量标准和规范，旨在确保汽车电子产品在极端环境下的可靠性和稳定性。AEC-Q包括多个方面的标准和规范，其中最重要的是下图所示的几个标准，涵盖了从被动元器件到集成电路等各种类型的电子元器件。  其中AEC-Q100是针对集成电路进行测试和认证。主标准全称:Failure Mechanism Based Stress Test Qualification For Integrated Circuits In Automotive Applications，笔者翻译为-汽车级应用中基于失效机理的集成电路应力测试鉴定。除了主标准还有12个子标准，从001-012如下所示： AEC-Q100：汽车级应用中基于失效机理的集成电路应力测试鉴定 AEC-Q100-001：引线键合剪切测试 AEC-Q100-002：HBM静电放电测试 AEC-Q100-003：MM静电放电测试[退役] AEC-Q100-004：IC闩锁测试 AEC-Q100-005：非易失性存储器程序/擦除持久性、数据保持和工作寿命测试 AEC-Q100-006：热电效应引起的寄生门极漏电流测试（GL）[退役] AEC-Q100-007：故障仿真和测试等级 AEC-Q100-008：早期寿命失败率（ELFR） AEC-Q100-009：电分配评估 AEC-Q100-010：锡球剪切测试 AEC-Q100-011：CDM静电放电测试 AEC-Q100-012：用于12V系统的智能功率设备的短路可靠性表征 注：其中AEC-Q100-003和AEC-Q100-006已经废止。 本次解读主要针对主标准。标准文件中包含一套基于故障机制的应力测试，并定义了参考测试条件和鉴定要求，期望在应用中提供一定水平的质量/可靠性。 PART I : 文件中的一些声明和通用要求 1、根据AEC-Q100文件中列出的要求成功地完成和记录测试结果，供应商可以声称该零件通过了AECQ100认证。对于ESD，强烈建议在供应商数据表中通过脚注指定通过的HBM耐压和CDM测试条件，特别是如果这些ESD水平低于2kV HBM或750/500V CDM，不包括：先进的CMOS节点（28nm及以下）和RF工作频率部分。 2、没有关于AEC-Q100资格认证的“证书”，也没有由AEC运行的认证委员会来认证器件。每个供应商都按照AEC标准进行资格认证，考虑客户要求，并将数据提交给用户，以验证是否符合Q100。 3、AEC-Q100定义了器件的4个温度等级。对于测试组B-加速寿命模拟测试：高温运行寿命（HTOL）、早期寿命失效率（ELFR）和NVM耐久性、数据保留和运行寿命（EDR），应力期间器件结温应大于等于该等级的热温度。  4、FC-BGA倒装BGA封装构造：图1显示了两种具有代表性的封装配置，其中一个裸die通过凸点或支柱连接到基板上（其他可能的配置可能适用）。该封装还可以使用一个盖子（例如，撒热器）或使用塑料成型化合物进行封装。该基板包含作为与PCB连接的焊球。  5、通用数据：AEC-Q100强烈鼓励使用通用数据来简化资格认证过程。通用数据可以立即提交给用户，以确定是否需要进行任何额外的测试。需要考虑的是通用数据必须基于表3和附录1所示的设备和制造过程各特性相关的具体要求矩阵。如果通用数据包含任何失效，则该数据不能作为通用数据使用，除非供应商已记录并对用户可接受的失效情况实施了纠正措施。 表3定义了一套资格测试，针对器件的任何变更都必须考虑进来，同样也针对与制程改变相关的新工艺制程和重新认证。该表是测试的扩展集，供应商和用户应将其作为讨论相关资格所需测试的基准。供应商有责任说明不需要执行任何推荐测试的理由。  附录1定义了一个标准，它将器件归为一个资格族来考虑器件认证问题，在这个族中所有家庭成员的数据是平等的和一般可接受的。对于每个应力测试，如果推理在技术上是合理的（即，是有数据支持的），则可以组合两个或两个以上的资格家庭。 6、测试样品的批次要求、可重复使用和容量要求批次要求: 测试样品应由认证家族中有代表性的器件组成，如果缺乏通用数据就需要进行多批次测试，须由非连续晶圆批次中近似均等的数量组成，并在非连续成型批次中组装。也就是说，它们必须在工厂或装配工艺线中被至少一个不做鉴定的批次分开。任何偏离上述情况都需要供应商进行技术说明。 可重复使用：已经用于非破坏性认证测试的器件可用于做其他鉴定测试。已用于破坏性认证测试的器件则除了工程分析外不得进一步使用。 样本容量要求：用于资格测试和/或通用数据提交的样本量必须与表2中规定的最小样本量和验收标准相一致。  如果供应商选择使用通用数据进行资格鉴定，则必须记录特定的测试条件和结果并提供给用户（最好采用附录4中所示的格式）。应首先使用现有的适用的通用数据来满足表2中每个测试要求和第2.3节的要求。如果通用数据不满足这些要求，则应进行器件特定的鉴定测试。  7、应力前和应力后的测试要求：每个试验的终点试验温度（室温、热和/或冷）在表2的“附加要求”列中规定，Test Flow中也有相关示意。  8、应力后测试失效的定义：测试失效定义为不符合2.2节中定义的个别器件规格、测试专用标准或供应商数据表的器件。第2.2节提到，如果本标准和任何其他文件的要求发生冲突，则适用下列优先顺序： a. 采购订单（或主采购协议的条款和条件） b.（双方同意的）个别器件规格 c. 本文件标准 d. 本文件第1.2节中的参考文件 e. 供应商的数据表 任何显示由于环境测试造成的外部物理损伤的器件也被认为是失效器件。如果失效原因是由于应力或测试期间的处理不当，如EOS或ESD，或其他与组件可靠性无关的原因，可不计为失效，但作为数据提交的一部分进行报告。 9、认证和重新认证 新器件认证：新装器件的应力测试要求流程如图2所示，相应的测试条件如表2所示。对于每个资格认证，供应商必须有所有这些测试的数据，无论是器件上合格的应力测试结果还是可接受的通用数据。还应对同一通用家族中的其他器件进行审查，以确保该家族中没有常见的故障机制。无论何时，使用通用数据的理由必须由供应商证明并由用户批准。对于每个器件认证，供应商必须提供： · 设计、施工和资质证书（见附录2） · 应力测试认证数据（见表2和附录4） · 根据客户要求提供用于认证的、按照Q100-007软件故障分级等级数据（如果适用于器件类型） 变更器件认证：当供应商对产品和/或工艺进行更改，以影响（或可能影响）器件的外形、安装、功能、质量和/或可靠性时（见表3的指导原则），该器件就需要重新认证。附录1中定义的产品的任何变更都需要用表3来确定重新认证的测试计划，进行表2中列出的适用测试。表3应用于确定哪些测试适用于特定器件变更的资格认证，或是否可以为该测试提交等效的通用数据。 10、认证测试 通用测试：测试流程如图2所示，测试细节如表2所示。并非所有的测试都适用于所有的器件。例如，某些测试仅适用于陶瓷封装的器件，其他测试仅适用于具有NVM的器件等等。针对特定器件类型的适用测试见表2的“注释”列。表2中的“附加要求”列还用于突出显示取代引用测试方法中描述的测试要求。用户要求但本文件中未规定的任何独特资格测试或条件应由供应商和用户协商。 · 特殊测试：必须对符合所有密封和塑料封装器件要求的特定器件进行以下测试，这些测试不允许使用通用数据。 · 静电放电ESD-所有器件都需要 · 栓锁LU-所有器件都需要 · 电分配ED-供应商必须在工作温度等级、电压和频率上证明该器件能够满足规格的参数限制。该数据必须从至少三个批次或一个矩阵（或倾斜）工艺批次中获取，并且必须代表足够的样本以具有统计有效性，见Q100-009。强烈建议使用AEC-Q001零件平均测试指南确定最终测试限值。 · 其他测试-用户可能会根据其在特定供应商处的经验，需要使用其他测试来代替通用数据。 磨损可靠性测试：无论何时一个与适当的磨损故障机制相关的新技术或材料被认证，以下列出的失效机理测试一定是可应用的。数据、测试方法、计算和内部标准不需要在每个新器件的资格认证上进行演示或执行，但应在用户要求时提供给用户。 · EM 电迁移 · TDDB 时间依赖性电介质击穿，适用于所有的MOS工艺 · HCI 热载流子注入，适用于所有1um以下的MOS工艺 · BTI 偏置温度不稳定性，适用于所有1um以下的CMOS工艺，包括NBTI和PBTI · SM 应力迁移 PART II：AEC-Q100关键测试项目 在AEC-Q100规范文件中，定义了一套标准的器件认证测试流程，如下图所示。伴随着器件生产制造流程，这些测试项一共被分为A、B、C、D、E、F、G七组。  这七组中并非所有测试都适用于所有的器件，比如某些测试项目仅适用于陶瓷封装的器件，某些测试项仅适用于非易失性存储器件等。AEC-Q10做了如下分类，并在Table 2中对每个项目注明了其适用范围。 B: 仅要求焊球表面贴装(BGA)器件。 C: 铜线器件的测试条件和样品大小应该按照AEC-Q006。 D: 破坏性测试，期间不得重复用于认证或生产。 F：要求倒装BGA(基于基板)封装器件。 G: 允许使用通用数据。见第2.3节和附录1。 H: 仅要求密封器件。 K: 使用方法AEC-Q100-005对独立的非易失性存储器的IC或具有非易失性存储器模块的IC进行预处理。 L: 仅要求无铅器件。 N: 非破坏性测试，器件还可用于其他测试或者用于生产。 P: 仅要求塑封器件。 S: 仅要求表面贴装塑封器件。 W: 仅要求引线键合die(引线处没有进行包覆成型) 以下是各组测试项目介绍，from Group A-Group G § Group A: 加速环境应力测试  A组测试项目属于比较通用的加速环境类，测试方法参考的主要是JESD系列标准文件。其中对于AC/UHST, 优先选择UHST；对于高温和压力敏感的封装(例如BGA), PC后TH(85℃ 85%RH)1000hrs也可以替代。此外上述所有项目需要在可靠性前后测试室温下性能参数，TC/PTC/HAST/THB/HTSL还需要额外测试高温。 注：如果满足软件包和等级等级要求，测试B3（EDR）的数据可以代替测试A6（HTSL）。 § Group B：加速寿命模拟测试  B组测试项目是和器件寿命有关的测试。AEC-Q100规定，对于测试组B：高温运行寿命（HTOL）、早期寿命失效率（ELFR）和NVM耐久性、数据保留和运行寿命（EDR），应力期间器件的结温应大于等于该等级热温度。下面是AEC-Q100针对不同温度等级的器件HTOL的时长要求。  对于包含非易失性存储的器件，必须在按照Q100-005进行HTOL之前进行耐久性预处理。如下图所示。  § Group C：封装组合完整性测试  WBS：wire bond shear 绑线剪切 WBP: wire bond pull 绑线拉力 PD：physical dimensions 物理尺寸 SBS：solder ball shear焊球剪切 LI:lead integrity 引脚完整性，不要求贴片只要求通孔器件。 § Group D：芯片晶圆可靠性测试  § Group E：电气特性确认测试  TEST：应力前后的功能参数 ED：Electrical Distribution 供应商和用户共同同意要测量的电气参数和接受标准。在室内、高温和低温的温度下进行测试。 FG：Fault Grading 故障分级 AECQ100-007 CHAR：characterization SC:短路特性 SER：soft error rate 适用于内存≥1Mbit SRAM或基于DRAM的单元 LF：无铅，适用于所有无铅的器件。 § Group F：缺陷筛选测试  PAT：Process Average Testing 过程平均测试 采用基于统计学基础的方法，去除异常器件，从而提高质量和可靠性。需要提到的几种上限和下限：① 规格书定义的上下限LSL、USL ②测试程序定义的上下限LTU、UTL ③PAT定义的上下限PAT Limit。原则上，LSL/USL的范围>LTL/UTL范围>PAT limit范围，可见PAT将测试的要求变得更加严格。  SBA：Statistical Bin/Yield Analysis 统计性良率/分bin分析 SBA包含两个内容，一是SYA Statistical Yield Analysis, 二是SBA Statistical Bin Analysis。任何低于SYL1或超过SBL1的晶圆或批次都应被标记为工程审查。此外，对于低于SYL2或超过SBL2的批次，可能会被隔离。供应商应对隔离材料的处置进行风险评估。应采取遏制措施，以降低对用户/客户造成的风险。低于最低产量阈值或可靠性风险高的材料应报废。对于重大偏差，供应商应确定根本原因、纠正措施和未来的预防措施。对于任何超出发运限制的批次，应根据供应商和用户/客户之间的既定协议发出通知。 § Group G：腔体封装完整性测试  MS：mechanical shock 机械振动 VFV：Variable Frenquency Vibration变频震动 CA：constant Acceleration 恒定加速 GFL:Gross/Fine Leak 仅适用于陶瓷封装的空腔器件 DROP：仅适用于MEMS空腔器件 LT：Lid Torque 盖扭矩，仅适用于陶瓷封装的空腔器件DS：die shear 在所有空腔器件密封前进行 IWV：internal water vapor内部水蒸气，仅适用于陶瓷封装的空腔器件 以上是AEC-Q100部分内容（非全部）的解读，涉及到晶圆设计制造变更部分的可靠性认定细则、各测试项目的详细适用范围以及测试条件等、各可靠性项目的加速模型等均未在本文详细剖析，待后续有了更为深刻全面的理解再系统梳理。 |
