IEC 63287-1:2021

Semiconductor devices - Generic semiconductor qualification guidelines - Part 1: Guidelines for IC reliability qualification

IEC 63287-1:2021 gives guidelines for reliability qualification plans of semiconductor integrated circuit products. This document is not intended for military- and space-related applications.
NOTE 1 The manufacturer can use flexible sample sizes to reduce cost and maintain reasonable reliability by this guideline adaptation based on EDR-4708, AEC Q100, JESD47 or other relevant document can also be applicable if it is specified.
NOTE 2 The Weibull distribution method used in this document is one of several methods to calculate the appropriate sample size and test conditions of a given reliability project.
This first edition of IEC 63287-1 cancels and replaces the first edition of IEC 60749-43 published in 2017. This edition constitutes a technical revision.
This edition includes the following significant technical changes with respect to the previous edition:
the document has been renamed and renumbered to distinguish it from the IEC 60749 (all parts);
a new section concerning the concept of "family" has been added with appropriate renumbering of the existing text.

Dispositifs à semiconducteurs - Lignes directrices génériques concernant la qualification des semiconducteurs - Partie 1: Lignes directrices concernant la qualification de la fiabilité des circuits intégrés

L’IEC 63287-1:2021 fournit des lignes directrices concernant les plans de qualification de la fiabilité des produits de CI à semiconducteurs. Le présent document n’est pas destiné aux applications militaires et spatiales.
NOTE 1 Le fabricant peut utiliser des tailles d’échantillons flexibles afin de réduire les coûts tout en maintenant une fiabilité raisonnable par l’adaptation des présentes lignes directrices fondées sur l’EDR-4708. S’ils sont spécifiés, les documents AEC Q100, JESD47 ou tout autre document pertinent spécifié peuvent également être applicables.
NOTE 2 La méthode de la loi de Weibull utilisée dans le présent document n’est qu’une méthode parmi d’autres permettant de calculer la taille d’échantillon et les conditions d’essai appropriées pour un projet de fiabilité donné.
Cette première édition de l’IEC 63287-1 annule et remplace la première édition de l’IEC 60749‑43 parue en 2017. Cette édition constitue une révision technique.
Cette édition inclut les modifications techniques majeures suivantes par rapport à l'édition précédente:
le document a été renommé et renuméroté afin de le différencier de l’IEC 60749 (toutes les parties);
une nouvelle section portant sur le concept de famille a été ajoutée avec une renumérotation appropriée du texte existant.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 24-Aug-2021
• ICS: 31.080.01 - Semiconductor devices in general
• Technical Committee: TC 47 - Semiconductor devices
• Drafting Committee: WG 2 - TC 47/WG 2
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 24-Sep-2021
• Completion Date: 25-Aug-2021

Relations

• Replaces: IEC 60749-43:2017 - Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods - Part 43: Guidelines for IC reliability qualification plans
• Effective Date: 05-Sep-2023

Standards Content (Sample)

IEC 63287-1 ®
Edition 1.0 2021-08
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
colour
inside
Semiconductor devices – Generic semiconductor qualification guidelines –
Part 1: Guidelines for IC reliability qualification

Dispositifs à semiconducteurs – Lignes directrices génériques concernant la
qualification des semiconducteurs –
Partie 1: Lignes directrices concernant la qualification de la fiabilité des circuits
intégrés
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from
either IEC or IEC's member National Committee in the country of the requester. If you have any questions about IEC
copyright or have an enquiry about obtaining additional rights to this publication, please contact the address below or
your local IEC member National Committee for further information.

Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite
ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie
et les microfilms, sans l'accord écrit de l'IEC ou du Comité national de l'IEC du pays du demandeur. Si vous avez des
questions sur le copyright de l'IEC ou si vous désirez obtenir des droits supplémentaires sur cette publication, utilisez
les coordonnées ci-après ou contactez le Comité national de l'IEC de votre pays de résidence.

IEC Central Office Tel.: [phone]
3, rue de Varembé [e-mail]
CH-1211 Geneva 20 www.iec.ch
Switzerland
About the IEC
The International Electrotechnical Commission (IEC) is the leading global organization that prepares and publishes
International Standards for all electrical, electronic and related technologies.

About IEC publications
The technical content of IEC publications is kept under constant review by the IEC. Please make sure that you have the
latest edition, a corrigendum or an amendment might have been published.

IEC publications search - webstore.iec.ch/advsearchform IEC online collection - oc.iec.ch
The advanced search enables to find IEC publications by a Discover our powerful search engine and read freely all the
variety of criteria (reference number, text, technical publications previews. With a subscription you will always
committee, …). It also gives information on projects, replaced have access to up to date content tailored to your needs.
and withdrawn publications.
Electropedia - www.electropedia.org
IEC Just Published - webstore.iec.ch/justpublished
The world's leading online dictionary on electrotechnology,
Stay up to date on all new IEC publications. Just Published
containing more than 22 000 terminological entries in English
details all new publications released. Available online and
and French, with equivalent terms in 18 additional languages.
once a month by email.
Also known as the International Electrotechnical Vocabulary

(IEV) online.
IEC Customer Service Centre - webstore.iec.ch/csc
If you wish to give us your feedback on this publication or
need further assistance, please contact the Customer Service
Centre: [e-mail].
A propos de l'IEC
La Commission Electrotechnique Internationale (IEC) est la première organisation mondiale qui élabore et publie des
Normes internationales pour tout ce qui a trait à l'électricité, à l'électronique et aux technologies apparentées.

A propos des publications IEC
Le contenu technique des publications IEC est constamment revu. Veuillez vous assurer que vous possédez l’édition la
plus récente, un corrigendum ou amendement peut avoir été publié.

Recherche de publications IEC - IEC online collection - oc.iec.ch
webstore.iec.ch/advsearchform Découvrez notre puissant moteur de recherche et consultez
La recherche avancée permet de trouver des publications IEC gratuitement tous les aperçus des publications. Avec un
en utilisant différents critères (numéro de référence, texte, abonnement, vous aurez toujours accès à un contenu à jour
comité d’études, …). Elle donne aussi des informations sur adapté à vos besoins.
les projets et les publications remplacées ou retirées.

Electropedia - www.electropedia.org
IEC Just Published - webstore.iec.ch/justpublished
Le premier dictionnaire d'électrotechnologie en ligne au
Restez informé sur les nouvelles publications IEC. Just
monde, avec plus de 22 000 articles terminologiques en
Published détaille les nouvelles publications parues.
anglais et en français, ainsi que les termes équivalents dans
Disponible en ligne et une fois par mois par email.
16 langues additionnelles. Egalement appelé Vocabulaire

Electrotechnique International (IEV) en ligne.
Service Clients - webstore.iec.ch/csc

Si vous désirez nous donner des commentaires sur cette
publication ou si vous avez des questions contactez-nous:
[e-mail].
IEC 63287-1 ®
Edition 1.0 2021-08
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
colour
inside
Semiconductor devices – Generic semiconductor qualification guidelines –

Part 1: Guidelines for IC reliability qualification

Dispositifs à semiconducteurs – Lignes directrices génériques concernant la

qualification des semiconducteurs –

Partie 1: Lignes directrices concernant la qualification de la fiabilité des circuits

intégrés
INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
INTERNATIONALE
ICS 31.080.01 ISBN 978-2-8322-1017-2

– 2 – IEC 63287-1:2021 © IEC 2021
CONTENTS
FOREWORD . 4
INTRODUCTION . 6
1 Scope . 7
2 Normative references . 7
3 Terms and definitions . 8
4 Product categories and applications . 8
5 Failure . 9
5.1 Failure distribution . 9
5.2 Early failure . 10
5.2.1 Description . 10
5.2.2 Early failure rate . 11
5.2.3 Screening . 15
5.3 Random failure . 17
5.3.1 Description . 17
5.3.2 Mean failure rate . 18
5.4 Wear-out failure . 21
5.4.1 Description . 21
5.4.2 Wear-out failure rate . 21
6 Reliability test . 24
6.1 Reliability test description . 24
6.2 Reliability test plan . 24
6.2.1 Procedures for creating a reliability test plan . 24
6.2.2 Estimation of the test time required to confirm the TDDB from the
number of test samples . 27
6.2.3 Estimation of the number of samples required to confirm the TDDB from
the test time. 28
6.3 Reliability test methods . 29
6.4 Acceleration models for reliability tests . 33
6.4.1 Arrhenius model . 33
6.4.2 V-model . 33
6.4.3 Absolute water vapor pressure model . 33
6.4.4 Coffin-Manson model . 33
6.5 Concept of family . 34
6.5.1 General . 34
6.5.2 Conducting life test using family . 34
6.5.3 Verification of early failure rate using family . 37
7 Stress test methods . 39
8 Supplementary tests . 40
9 Summary table of assumptions . 40
10 Summary . 42
Bibliography . 43

Figure 1 – Bathtub curve . 10
Figure 2 – Failure process of IC manufacturing lots during the early failure period . 11
Figure 3 – Weibull conceptual diagram of the early failure rate . 12

Figure 4 – Example of a failure ratio: α (in hundreds) and the number of failures for CL
of 60 % . 14
Figure 5 – Screening and estimated early fail rate in Weibull diagram . 16
Figure 6 – Bathtub curve setting the point immediately after production as the origin . 17
Figure 7 – Bathtub curve setting the point after screening as the origin. 17
Figure 8 – Conceptual diagram of calculation method for the mean failure rate from the
exponential distribution . 18
Figure 9 – Conceptual diagram of calculation method for the mean failure rate as an
extension of early failure . 19
Figure 10 – Conceptual diagram of the wear-out failure . 21
Figure 11 – Conceptual diagram describing the concept of the acceleration test . 22
Figure 12 – Concept of the reliability test in a Weibull diagram (based on sample size) . 26
Figure 13 – Concept of the reliability test in a Weibull diagram (based on test time) . 29
Figure 14 – Difference in sampling sizes according to the m value (image) . 30
Figure 15 – How the screening defect rate is seen depending on the difference of chip
size (example) . 37

Table 1 – Examples of product categories . 9
–6
Table 2 – Cumulative failure probability 0,1 % over 10 years [×10 ] for the third, fifth
and seventh years . 26
Table 3 – Major reliability (life) test methods and purposes . 31
Table 4 – Examples of the number of test samples and the test time in typical reliability
(life) test methods . 32
Table 5 – Concept of family (example) . 34
Table 6 – Concept of difference/failure mechanism/corresponding test item (examples). 36
Table 7 – Factors for calculation examples of early failure rate using family data . 38
Table 8 – LTPD sampling table for acceptance number Ac = 0 . 39
Table 9 – Major reliability (strength) test methods and purposes . 39
Table 10 – Supplementary tests . 40
a
Table 11 – Accelerating factors, cal
...