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。