最後更新:2026年10月8日測試・可靠度測試設備中國大陸:HTOL(高温工作寿命试验)

HTOL(高溫操作壽命試驗)是什麼

HTOL (High Temperature Operating Life)

HTOL(高溫操作壽命試驗)是在約125℃、高於規定的電壓下連續運作約1,000小時,以推估一般使用時之壽命與FIT的加速壽命試驗。它與剔除早期失效的預燒(burn-in)目的不同,是預測磨耗故障何時到來的評估試驗。TDDB、NBTI、HCI、電遷移會被加速,並以試驗前後的特性變動進行判定。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

HTOL(High Temperature Operating Life:高溫操作壽命試驗)是讓元件在高溫且高於規定的電壓下連續運作,以推估一般使用時壽命的加速壽命試驗。代表性條件為約125℃下連續運作1,000小時;在車用等要求高可靠度的用途中,會施加更長時間、更高溫度的條件。

其目的與預燒明顯不同。預燒是在出貨前將早期失效(浴缸曲線左側)逼出並剔除的篩選製程,以全數或抽樣方式實施,去除不良品。相對地,HTOL是推估磨耗故障(右側)發生時期的評估試驗,讓少量樣品長時間承受應力,據此估算產品壽命與FIT(故障率)。其成果不是合格與否,而是壽命預測。

加速的概念基於阿瑞尼斯定律。提高溫度會使化學、物理劣化反應呈指數加快,因此可將高溫下的短時間試驗換算為常溫下的長時間運作。假設活化能並求出加速因子,將1,000小時的試驗結果換算為相當於10年的使用條件,就是這類計算。也會併用電壓應力造成的加速。

HTOL中顯現的主要是前段製程造成的磨耗劣化。TDDB(閘極氧化膜的時間相依介電崩潰)、NBTI(負偏壓溫度不穩定性)、HCI(熱載子注入)、電遷移等機制會在高溫、高電壓下被加速,表現為臨界電壓偏移或導線電阻增加。在試驗前後量測電氣特性,判定是否落在規定的變動範圍內。

實施時需要恆溫箱、預燒板,以及讓元件運作的圖樣產生功能,由ESPEC、致茂電子(Chroma ATE)、Aehr Test Systems等供應設備。它是在新製程或新產品導入時,以及製程變更時實施的可靠度驗證(qualification)核心試驗。

HTOL(高溫操作壽命試驗)的常見問題

HTOL與預燒有何不同?
目的完全相反。預燒是在出貨前將早期失效逼出並剔除的篩選製程,以全數或抽樣方式實施。HTOL是推估磨耗故障發生時期的評估試驗,讓少量樣品長時間承受應力,估算壽命與FIT。其成果不是合格與否,而是壽命預測。
1,000小時的試驗就能知道10年的壽命嗎?
以加速模型換算。依阿瑞尼斯定律,提高溫度會使劣化反應呈指數加快,因此假設活化能並求出加速因子,將125℃、1,000小時換算為常溫下的數萬小時。也會併用電壓造成的加速。
HTOL中劣化的是什麼?
主要是前段製程造成的磨耗機制。TDDB(閘極氧化膜的時間相依介電崩潰)、NBTI、HCI(熱載子注入)、電遷移會在高溫、高電壓下被加速,表現為臨界電壓偏移或導線電阻增加。

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