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第十一章半导体器件使用的可靠性

1*半导体器件使用中的可靠性问题

一．正确使用半导体器件的重要性

半导体器件失效原因，不仅来自于器件本身的固有可靠性因素，而且还取决于用户所选

择电路的工作条件/实装条件/环境极其它各种使用条件等。使用不当是造成器件失效的主要

原因之一，并且常常与违反技术标准文件的要求有关。

半导体器件可靠性是一个综合指标，它取决于许多相互联系因素的组合。它们的可靠性

等级，总的来说是在设计阶段形成，在制造阶段得到保障，在使用阶段得到保持的。因此半

导体器件的可靠性不仅取决于固有可靠性，而且与使用正确与否密切相关。固有可靠性包含

设计可靠性和制造可靠性，它是可靠性的基础，但使用可靠性同样很重要，尤其是在器件固

有可靠性得到较大提高的情况下，使用不当的问题更为突出。例如美国“罗姆航空研究中心”

公布的两批失效分析数据，可以清楚地说明这一问题，情况如表11-1和表11-2所示。其中，

表11-1的“电学超应力”一项占56.8%，表11-2的电学和机械超应力占23%，排除故障中

损坏占13%（两项共计36%）。它们均属于使用不当造成，也就是说属于使用的可靠性问题。

使用可靠性取决于人为因素和使用与维护的程序及设备等。由于目前出现在使用可靠性方面

的问题愈来愈多，因此使用可靠性的研究也日益受到重视，并且发展成为一门学科人为

工程。把人为工程的原理应用于系统设计/研制/制造/试验/维修和系统或辅助系统的操作上，

可以最大限度地减少人为差错造成的可靠性损失。

表11-1集成电路现场失效（1967—1971）

电学超应力56.8%

复查良好11.8%

表面问题11.8%

金属化问题5.9%

芯片问题7.8%

引线和键合问题5.9%

表11-2导弹制导计算机集成电路失效分析（1967—1969）

键合和引线5.1%

芯片4.8%

金属化13.1%

表面8.1%

封装13.1%

电学和机械的超应力23%

排除故障中损坏13%

复查良好19.8%

当前半导体器件的可靠性已经有了明显的提高（尤其是“七专”器件），因此使用方面

存在的问题逐渐在上升，有的已经上升为主要矛盾之一（晶体管和小规模集成电路比较突

出）。

为了提高半导体器件的使用可靠性，本章将介绍一些在系统设计/器件装配和保管等方

面应予注意的事项。

二．半导体器件的选择与控制

1．半导体器件的选择与控制是多学科的任务。它需要器件工程师/失效分析工程师/可

靠性工程师和设计工程师门的共同努力完成。

器件控制活动占器件选择/应用