ESD模型和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)課件

ESD模型及有關(guān)測(cè)試1、ESD模型分類(lèi)2、HBM和MM測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)3、CDM模型和測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)4、EIC模型和測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)5、TLP及其測(cè)試方法6、拴鎖測(cè)試7、I-V測(cè)試8、標(biāo)準(zhǔn)介紹精選2021版課件1、ESD模型分類(lèi)因ESD產(chǎn)生的原因及其對(duì)集成電路放電的方式不同，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，ESD放電模型分下列四類(lèi):(1)人體放電模式(Human-BodyModel,HBM)(2)機(jī)器放電模式(MachineModel,MM)(3)組件充電模式(Charged-DeviceModel,CDM)(4)電場(chǎng)感應(yīng)模式(Field-InducedModel,FIM)另外還有兩個(gè)測(cè)試模型：(5)對(duì)于系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品測(cè)試的IEC電子槍空氣放電模式(6)對(duì)于研究設(shè)計(jì)用的TLP模型精選2021版課件人體放電模式(Human-BodyModel,HBM)人體放電模式(HBM)的ESD是指因人體在地上走動(dòng)磨擦或其它因素在人體上已累積了靜電，當(dāng)此人去碰觸到IC時(shí)，人體上的靜電便會(huì)經(jīng)由IC的腳(pin)而進(jìn)入IC內(nèi)，再經(jīng)由IC放電到地去，如圖2.1-1(a)所示。此放電的過(guò)程會(huì)在短到幾百毫微秒(ns)的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生數(shù)安培的瞬間放電電流，此電流會(huì)把IC內(nèi)的組件給燒毀。不同HBM靜電電壓相對(duì)產(chǎn)生的瞬間放電電流與時(shí)間的關(guān)系顯示于圖2.1-1(b)。對(duì)一般商用IC的2-KVESD放電電壓而言，其瞬間放電電流的尖峰值大約是1.33安培。精選2021版課件機(jī)器放電模式(MachineModel,MM)有關(guān)于HBM的ESD已有工業(yè)測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)：圖顯示工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(MIL-STD-883Cmethod3015.7)的等效電路圖，其中人體的等效電容定為100pF，人體的等效放電電阻定為1.5KΩ。表是國(guó)際電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(EIA/JEDECSTANDARD)對(duì)人體放電模式訂定測(cè)試規(guī)范(EIA/JESD22-A114-A)精選2021版課件機(jī)器放電模式(MachineModel,MM)機(jī)器放電模式的ESD是指機(jī)器(例如機(jī)械手臂)本身累積了靜電，當(dāng)此機(jī)器去碰觸到IC時(shí)，該靜電便經(jīng)由IC的pin放電。因?yàn)闄C(jī)器是金屬，其等效電阻為0Ω，其等效電容為200pF。由于機(jī)器放電模式的等效電阻為0，故其放電的過(guò)程更短，在幾毫微秒到幾十毫微秒之內(nèi)會(huì)有數(shù)安培的瞬間放電電流產(chǎn)生。此機(jī)器放電模式工業(yè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為EIAJ-IC-121method20，其等效電路圖和等級(jí)如下：

精選2021版課件機(jī)器放電模式(MachineModel,MM)2-KVHBM與200-VMM的放電比較如圖，雖然HBM的電壓2KV比MM的電壓200V來(lái)得大，但是200-VMM的放電電流卻比2-KVHBM的放電電流來(lái)得大很多，放電電流波形有上下振動(dòng)(Ring)的情形，是因?yàn)闇y(cè)試機(jī)臺(tái)導(dǎo)線的雜散等效電感與電容互相耦合而引起的。因此機(jī)器放電模式對(duì)IC的破壞力更大。國(guó)際電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(EIA/JEDECSTANDARD)亦對(duì)此機(jī)器放電模式訂定測(cè)試規(guī)范(EIA/JESD22-A115-A)精選2021版課件組件充電模式(Charged-DeviceModel,CDM)此放電模式是指IC先因磨擦或其它因素而在IC內(nèi)部累積了靜電，但在靜電累積的過(guò)程中IC并未被損傷。此帶有靜電的IC在處理過(guò)程中，當(dāng)其pin去碰觸到接地面時(shí)，IC內(nèi)部的靜電便會(huì)經(jīng)由pin自IC內(nèi)部流出來(lái)，而造成了放電的現(xiàn)象。此種模式的放電時(shí)間更短，僅約幾毫微秒之內(nèi)，而且放電現(xiàn)象更難以真實(shí)的被模擬。精選2021版課件組件充電模式(Charged-DeviceModel,CDM)CDM模式ESD可能發(fā)生的情形顯示：(1)IC自IC管中滑出后，帶電的IC腳接觸接到地面而形成放電現(xiàn)象。(2)IC自IC管中滑出后，IC腳朝上，但經(jīng)由接地的金屬工具而放電。(1)(2)精選2021版課件組件充電模式(Charged-DeviceModel,CDM)IC內(nèi)部累積的靜電會(huì)因IC組件本身對(duì)地的等效電容而變，IC擺放角度與位置以及IC所用包裝型式都會(huì)造成不同的等效電容。此電容值會(huì)導(dǎo)致不同的靜電電量累積于IC內(nèi)部。

精選2021版課件精選2021版課件電場(chǎng)感應(yīng)模式(Field-InducedModel,FIM)FIM模式的靜電放電發(fā)生是因電場(chǎng)感應(yīng)而起的。當(dāng)IC因輸送帶或其它因素而經(jīng)過(guò)一電場(chǎng)時(shí)，其相對(duì)極性的電荷可能會(huì)自一些IC腳而排放掉，等IC通過(guò)電場(chǎng)之后，IC本身便累積了靜電荷，此靜電荷會(huì)以類(lèi)似CDM的模式放電出來(lái)。有關(guān)FIM的放電模式早在雙載子(bipolar)晶體管時(shí)代就已被發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今已有工業(yè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(EIA/JEDECSTANDARD)中亦有此電場(chǎng)感應(yīng)模式訂定測(cè)試規(guī)范(JESD22-C101)。

精選2021版課件IEC電子槍空氣放電模式主要是接觸式放電和非接觸式放電8kVairdischarge4kVcontactmodeformostproducts6kVcontactformedicaldevices

精選2021版課件TLP模型為了研究ESD防護(hù)器件的工作特性，了解ESD脈沖來(lái)的時(shí)候，落在ESD防護(hù)器件上的電壓電流，包括開(kāi)啟的電壓和ESD脈沖持續(xù)期間的ESD防護(hù)器件的每個(gè)點(diǎn)的電壓電流，也就是觸發(fā)電壓電流、回退電壓電流和二次崩潰電壓電流等。為了達(dá)到上述目的，就要將ESD脈沖離散化。這就是用TLP的矩形脈沖模擬HBM的放電脈沖和放電行為。TLP脈沖上升時(shí)間和HBM一致，TLP矩形脈沖脈寬西面的能量與HBM能量一致。精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件HBM,MM與CDM模型參數(shù)比較精選2021版課件2KVHBM,200VMM,與1KVCDM的放電電流比較，其中1KVCDM的放電電流在不到1ns的時(shí)間內(nèi)，便已沖到約15安培的尖峰值，但其放電的總時(shí)段約在10ns的時(shí)間內(nèi)便結(jié)束。此種放電現(xiàn)象更易造成集成電路的損傷。精選2021版課件HBM,MM與CDM比較精選2021版課件2、HBM和MM測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)HBM測(cè)試方法及標(biāo)準(zhǔn)1.ANSI-STM5.1-2001JESD22-A114D-2005AEC-Q100-002D-20032.該標(biāo)準(zhǔn)用于明確HBM模式下的ESD電壓敏感度的測(cè)試、評(píng)價(jià)以及分級(jí)過(guò)程3.整個(gè)測(cè)試過(guò)程繁瑣，尤其對(duì)儀器及脈沖波形的校驗(yàn)工作，但非常必要4.ESD測(cè)試中，器件不在工作狀態(tài)精選2021版課件精選2021版課件2、HBM和MM測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)一些比較重要的概念:（1）器件失效(componentfailure)：當(dāng)器件不再符合廠商或用戶提供的器件動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性參數(shù)（2）ESD敏感度(sensitivity):引起器件失效的ESD等級(jí)(level)（3）ESD耐受電壓(withstandvoltage)：在不引起器件失效前提下的最大ESD等級(jí)（4）步進(jìn)耐壓增強(qiáng)(Stepstresstesthardening):在步進(jìn)增加的測(cè)試電壓下，器件的耐受電壓的現(xiàn)象精選2021版課件精選2021版課件2、HBM和MM測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)用于驗(yàn)證脈沖電流波形的儀器：示波器、連個(gè)電阻負(fù)載和一個(gè)電流傳感器。具體指標(biāo)：示波器：分辨率100mA/1cm、帶寬350MHz、1cm/ns的顯示輸出速度；負(fù)載電阻：Load1:短路線，Load2：500ohm電流探針：帶寬350MHz，峰值電流12A，上升時(shí)間小于1ns精選2021版課件儀器和脈沖波形檢測(cè)和校準(zhǔn)——初次使用時(shí)檢測(cè)——例行檢測(cè)——維修后檢測(cè)——測(cè)試版或引腳插槽更換或移動(dòng)后檢測(cè)記錄波形(用于對(duì)比和校驗(yàn))——新機(jī)器——老機(jī)器精選2021版課件2、HBM和MM測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試板的校驗(yàn)程序：（1）測(cè)試板上所有引腳的電氣連貫性（2）對(duì)于新安裝的測(cè)試板找出測(cè)試板上離脈沖發(fā)生器最近的一個(gè)引腳，將其作為參考節(jié)點(diǎn)連接到B端。其他所有引腳依次連接到A端，并且在AB間接入短接線。使用正負(fù)1000V的脈沖電壓在AB端，觀察波形，經(jīng)過(guò)所有引腳對(duì)的電流波形必須符合如圖波形精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件2、HBM和MM測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)HBM測(cè)試方法及標(biāo)準(zhǔn)1.ANSI-STM5.1-2001JESD22-A114D-2005AEC-Q100-002D-20032.該標(biāo)準(zhǔn)用于明確HBM模式下的ESD電壓敏感度的測(cè)試、評(píng)價(jià)以及分級(jí)過(guò)程3.整個(gè)測(cè)試過(guò)程繁瑣，尤其對(duì)儀器及脈沖波形的校驗(yàn)工作，但非常必要4.ESD測(cè)試中，器件不在工作狀態(tài)精選2021版課件精選2021版課件對(duì)于尾波校準(zhǔn)精選2021版課件2、HBM和MM測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)精選2021版課件2、HBM和MM測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)精選2021版課件精選2021版課件2、HBM和MM測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)精選2021版課件2、HBM和MM測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)精選2021版課件2、HBM和MM測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件HBM和MM測(cè)試方法精選2021版課件所有管腳（一次一根）對(duì)（第X組）接地管腳（接地）所有管腳（一次一根）對(duì)（第y組）電源管腳（接地）所有I/O管腳（一次一根）對(duì)所有其他I/O管腳（接地）NC管腳——依美軍標(biāo)MIL-883不測(cè)試——依民標(biāo)ESDA/JEDEC/AEC均要求測(cè)試在每一測(cè)試模式下，IC的該測(cè)試腳先被打上(Zap)某一ESD電壓，而且在同一ESD電壓下，IC的該測(cè)試腳必須要被Zap三次，每次Zap之間的時(shí)間間隔約一秒鐘，Zap三次之后再觀看該測(cè)試腳是否己被ESD所損壞，若IC尚未被損壞則調(diào)升ESD的電壓，再Zap三次。此ESD電壓由小而逐漸增大，如此重復(fù)下去，直到該IC腳己被ESD所損壞，此時(shí)造成IC該測(cè)試腳損壞的ESD測(cè)試電壓稱(chēng)為『靜電放電故障臨界電壓(ESDfailurethreshold)』。

HBM/MM測(cè)試內(nèi)容精選2021版課件如果每次調(diào)升的ESD測(cè)試電壓調(diào)幅太小，則測(cè)試到IC腳損壞要經(jīng)過(guò)多次的ESD放電，增長(zhǎng)測(cè)試時(shí)間;若每次調(diào)升的ESD測(cè)試電壓太大，則難以較精確測(cè)出該IC腳的ESD耐壓能力。規(guī)定：正負(fù)極性均要測(cè)試從低壓測(cè)到高壓，起始電壓為70%的平均ESDfailurethreshold(VESD)步進(jìn)當(dāng)小于1000V時(shí)步進(jìn)50V(100V)，大于1000V時(shí)步進(jìn)100V(250V,500V)可以是一個(gè)管腳步進(jìn)測(cè)量或者所有管腳掃描測(cè)量HBM/MM測(cè)量方法精選2021版課件最短間隔時(shí)間和測(cè)試次數(shù)上述測(cè)試的方法在MM/CDM中都是相同的精選2021版課件每一腳都有ESDfailurethreshold。此顆IC的ESDfailurethreshold定義為所有IC腳中ESDfailurethreshold最小的那個(gè)電壓值，因此，該顆IC的ESDfailurethreshold僅達(dá)500V。 IC制程特性有時(shí)會(huì)有小幅的(10%)漂移，所以在相同批次IC中隨機(jī)取樣至少大于5顆。 精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件3、CDM模型和測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)精選2021版課件3、CDM模型和測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)精選2021版課件3、CDM模型和測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)精選2021版課件3、CDM模型和測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)精選2021版課件3、CDM模型和測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)精選2021版課件3、CDM模型和測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)精選2021版課件3、CDM模型和測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)精選2021版課件3、CDM模型和測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件Systemlevel(系統(tǒng)級(jí))isalsonamedason-boardlevel(電路板級(jí))。主要是接觸式放電和非接觸式放電8kVairdischarge4kVcontactmodeformostproducts6kVcontactformedicaldevices

4、EIC模型和測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)精選2021版課件4、EIC模型和測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)精選2021版課件4、EIC模型和測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)精選2021版課件4、EIC模型和測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件SystemlevelESDtestCauseEMCandlatch-up精選2021版課件TFTPanelESD精選2021版課件5、TLP及其測(cè)試方法精選2021版課件5、TLP及其測(cè)試方法精選2021版課件目前的TLP生產(chǎn)廠家有：美國(guó)Barth電子公司：Barth是世界上最早（60年代）從事TLP產(chǎn)品的公司，其產(chǎn)品以經(jīng)典、穩(wěn)定、可靠著稱(chēng)，目前其產(chǎn)品占據(jù)全球75％以上市場(chǎng)。主要是Barth4002TLP和Barth4012VF-TLP美國(guó)Thermokeytek儀器公司：Thermokeytek是全球測(cè)試儀器的老牌巨頭。主要是HBM/MMtester的MK2和ZAPMASTER，以及CDMtester.美國(guó)Oryx公司日本Hanwa公司價(jià)格上從貴到便宜是：Barth－Oryx－Thermokeytek－Hanwa穩(wěn)定可靠性從高到低是：Barth－Oryx－Thermokeytek－Hanwa標(biāo)稱(chēng)值上從高到低：Thermokeytek－Oryx－Hanwa－Barth從操作界面說(shuō)Hanwa－Oryx－Thermokeytek～Barth從使用的用戶調(diào)查來(lái)看：TSMC、UMC前前后后都是使用的是Barth的TLP，而ESD/Lartch-up基本上使用的是Keytech的，SMIC、HHNEC、宜碩以及廣州五所使用的是Barth4002和Keytech的ESD/Lartch-up。

，GRACE宏利使用的是Oryx。精選2021版課件目前業(yè)界認(rèn)可的數(shù)據(jù)：Barth4002BTLP對(duì)于更快脈波測(cè)試使用：Keytech4012BTLP精選2021版課件精選2021版課件TLP測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件精選2021版課件5、TLP及其測(cè)試方法精選2021版課件5、TLP及其測(cè)試方法精選2021版課件5、TLP及其測(cè)試方法精選2021版課件各種測(cè)試的校準(zhǔn)和比對(duì)性實(shí)際上使用TLP/HBM等的結(jié)果很多情況下是不一致的，即使一樣的設(shè)備和測(cè)試方法有時(shí)候重復(fù)性也不是很好。ESDA：硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)IC、音頻IC、數(shù)據(jù)通信接口IC、汽車(chē)電子IC，0.9、1.2、1.5工藝一般：TLP的IT2×1500＝HBMMM×(9-10)＝