ESD模型和测试标准.ppt

、ESD模型和相关测试、1、ESD模型分类2、HBM和MM测试方法标准3、CDM模型和测试方法标准4、EIC模型和测试方法标准5、TLP及其测试方法6、锁定测试7、I-V测试8、标准介绍、1、ESD模型分类、ESD发生的通过统计，ESD放电模型包括以下4种：(1)人体放电模式(HBM)(2)机械放电模式(MM)(3)组件充电模式(Charged-DeviceModel )， CDM)(4)分类为场感应模式的FIM )另外还有两种测试模型： (5)系统级产品测试的IEC电子枪空气放电模型(6)研究设计用的TLP模型、人体放电模型的ESD由于人体在地面上行走的摩擦和其他因素，在人体中积蓄了静电，该人接触到IC时，人体的静电就通过IC的脚(pin )进入IC内，经由IC向地面放电。 在这个放电过程中，在数百纳秒(ns )的短时间内会产生几安培的瞬间放电电流，该电流会使IC内的部件燃烧。 不同的HBM静电电压相对产生的瞬间放电电流和时间的关系如图2.1-1(b )所示。 一般商用IC的2-KVESD放电电压，其瞬间放电电流的峰值约为1.33安培。 有关机械放电模式(MachineModel，MM )、HBM的ESD的现有工业测试标准：显示了工业标准(MIL-STD-883Cmethod3015.7 )的等效电路图，其中人体的等效电容为100pF，人体的等效放电电阻为1.5K。 表中显示了根据国际电子工业标准(EIA/JEDECSTANDARD )测定人体放电模式的标准(eia/jedecstandard22-a14-a )、机械放电模式(MachineModel，MM )、机械放电模式的ESD对机械(例如机器人臂)本身静电因为机器是金属，所以其等效电阻是0，其等效电容是200pF。 由于机械放电模式的等效电阻为0，放电的过程更短，在几纳秒到几十纳秒之间产生几安培的瞬间放电电流。 该设备放电模式的工业测试基准是EIAJ-IC-121method20，其等效电路图和等级如下：设备放电模式(MM )、2-KVHBM和200-VMM的放电比较图中，HBM的电压2KV比MM的电压200V 200-VMM的放电电流比2-KVHBM的放电电流大得多，放电电流波形有上下振动(Ring )，是因为试验机导线的悬浮等效电感和电容器结合的缘故。 因此，机械放电模式对IC的破坏力很大。 国际电子工业标准(EIA/JEDECSTANDARD )对该设备的放电模式也设定了测试标准(eia/jedecstandard22-a15-a )和组件充电模式(Charged-DevICeModel，CDM )。 该放电模式是指IC因摩擦或其他原因在IC内部蓄积了静电，但在静电蓄积的过程中IC没有受到损伤。 该带静电的IC在处理中，如果该pin接触接地面，就会发生IC内部的静电通过pin从IC内部流出，放电的现象。 该模式放电时间短，在几纳秒以内，而且放电现象更难现实地模拟。 组件充电模式(Charged-DevICeModel，CDM )、CDM模式的ESD可能发生的状况表示： (1)IC从IC管引出后，带电的IC脚接触地面而发生放电现象。 (2)IC从IC管引出后，IC的脚向上，但通过接地的金属工具放电。 (1)(2)、组件充电模式(Charged-DevICeModel，CDM )、存储在IC内部的静电根据IC组件自身的对地等效电容而变化，根据IC的配置角度和位置、用于IC的封装类型而等效电容不同。 该电容值会导致不同的静电量积累在IC内部。 电场感应模式(Field-InducedModel，FIM )、FIM模式的静电放电产生是由电场感应引起的。 如果因传送带等原因IC通过电场，其相对极性的电荷有可能从IC的脚排出，如果IC通过电场，IC本身就会积蓄静电荷，以CDM一样的模式放电。FIM的放电模式已经在双载波晶体管时代被发现，现在有工业测试标准。 在国际电子工业标准(EIA/JEDECSTANDARD )中，该电场感应模型也制定了测试标准(JESD22-C101 )。 IEC电子枪的空气放电模式主要是接触式放电和非接触式放电8 kvairdischarge4kvcontactmodeformostproducts6kvcontactformedicaldevices、TLP模型，为了研究ESD保护器件的工作特性， ESD脉冲到来时施加给ESD保护元件的电压电流包括导通电压和ESD脉冲期间的ESD保护元件的各点的电压电流，即触发电压电流、倒带电压电流、二次崩溃电压电流等。 为了实现上述目的，对ESD脉冲进行离散化。 这是使用TLP的矩形脉冲模拟HBM的放电脉冲和放电行为。 TLP脉冲的上升时间与HBM一致，TLP矩形脉冲的脉冲宽度西侧的能量与HBM能量一致。HBM、MM和CDM模型参数的比较，2KVHBM、200VMM、1KVCDM的放电电流的比较，其中1KVCDM的放电电流在小于1ns的时间内达到约15安培的峰值，但其放电的总时间在约10ns的时间内结束。 这种放电现象容易引起集成电路的损伤。 HBM、MM和CDM的比较、2、HBM和MM的测定方法标准、HBM的测定方法和标准为1.ansi-STM 5.1-2001 Jedi 22-a14d-2005 AEC-q120-002 d-20032.hbm模式下的ESD电压灵敏度的测定， 作为明确评价和分级过程的标准，特别是机器和脉冲波形的检查是必要的，但是4 .在ESD测试中，机器处于不工作状态，2，HBM和MM的测试方法的标准几个重要的概念：(1)零件故障：零件制造商或用户提供的零件的动态特性和静态特性参数ESD灵敏度(sensitivity):不满足引起零件故障的ESD电平(2)ESD耐压(withstandvoltage )时：在不引起设备故障的前提下的最大ESD电平(4)阶耐压增强(stepstresst :步增加的测试电压，设备耐压现象，2，HBM和MM测试方法标准，验证脉冲电流波形的设备：示波器，电阻负载和电流传感器。 具体指标：示波器：分辨率100mA/1cm、带宽350MHz、1cm/ns的显示输出速度负载电阻： Load1:短路、Load2:500ohm电流探头：带宽350MHz、峰值电流12A， 启动时间不足1ns的仪表和脉冲波形检查和校正初次使用时检查例行检查修理后检查测试版或引线槽的更换或移动后检查记录波形(比较和检查用) 新机器旧机器、2、HBM和MM测试方法标准， 测试板检查程序： (1)测试板的所有引线的电气一贯性(2)对于新安装的测试板，找到与测试板脉冲发生器最近的引线，将其作为参考节点连接到b侧。 所有其他引脚依次连接在a侧，在AB之间连接着短接线。使用正负1000V的脉冲电压在AB端观察波形，通过所有引脚对的电流波形为图中的波形，2， 必须符合HBM和MM测量方法标准的HBM测量方法和标准1.ansi-STM 5.1-2001 jeds 22-a14d-2005 AEC-q120-002 d-20032.hbm模式下的ESD电压灵敏度的测量、评估和等级流程3 .整体尤其需要机器和脉冲波形的检查，但是非常必要的4.ESD测试中，机器不工作的状态尾波校正、2、HBM和MM的测定方法标准、2、HBM和MM的测定方法标准、2、HBM和MM的测定方法标准、2、HBM和MM的测定方法标准、2、HBM和MM的测定方法标准、 HBM和MM的测量方法标准所有管脚(一次一根)对(第x组)接地管脚(接地)所有管脚(一次一根)对(第y组)电源管脚(接地)所有I/O管脚(一次一根)其他所有I/O管脚(接地) NC管脚3354是美军标准对于需要按照民间标准ESDA/JEDEC/AEC进行测试的IC的该测试引脚，首先施加(Zap )的ESD电压，并且在相同的ESD电压下，IC的该测试引脚在Zap上进行3次，Zap之间的时间间隔约为1秒，Zap在3次后进行该测试该ESD电压从小的一方逐渐变大，反复进行，直到该IC脚被ESD破坏为止，此时IC脚被破坏的ESD测试电压被称为“ESDfailurethreshold)”。 关于HBM/MM测试内容，如果每次上升的ESD测试电压振幅过小，则直到IC脚损伤为止经过多次ESD放电，如果测试时间变长，每次上升的ESD测试电压过大，则难以正确地测定该IC脚的ESD耐压能力。 规定：正负极性均从低压到高压进行测量，开始电压为70%的平均ESDfailurethreshold(VESD )步长小于1000V时测量为50V(100V )，超过1000V时测量为100V(250V，500V )步长为1针步骤最短间隔时间和测试次数，上述测试方法在MM/CDM中相同，每个脚都有ESDfailurethreshold。 由于该IC的ESDfailurethreshold被定义为所有IC脚的ESDfailurethreshold最小的电压值，因此该IC的ESDfailurethreshold仅为500V。 因为IC处理特性可能会有微小的(10% )漂移，所以在同一批量IC中，至少有5个以上的随机采样。 3、CDM模型和测试方法标准、3、CDM模型和测试方法标准、3、CDM模型和测试方法标准、3、CDM模型和测试方法标准、3、CDM模型和测试方法标准、3、CDM模型和测试方法标准、3、CDM模型和测试方法标准主要是接触式放电和非接触式放电8 kvairdischarge4kvcontactmodeformostproducts6kvcontactformedicaldevices，4，EIC模型和测试方法标准，4，EIC模型和测试方法标准，4，EIC模型EIC模型和测试方法标准systemlevellesdtestcauseemcdandllatch-up，TFTPanelESD，5，TLP及其测试方法，5，TLP及其测试方法，现在的TLP制造商是：美国Barth电子公司： Barth是TLP产品公司，其产品经典、稳定、可靠，目前产品占世界75%以上的市场。 主要是Barth4002TLP和Barth4012VF-TLP美国thermokeytek机器公司： thermokeyytek是世界性的测试机器的巨头。 主要是hbm/mm测试器的MK2和ZAPMASTER，并且CDMtester .美国Oryx公司日本Hanwa公司的价格高所以便宜，是因为barth-oryx-thermokeyytek-hanwa稳定可靠性高所以低， barth-oryx-thermokytek-hanwa标称值高所以低是因为Thermokeytek-Oryx-Hanwa-Barth从操作界面使用了Hanwa-Oryx-ThermokeytekBarth的用户与UMC前后使用Barth的TLP相比，ESD/Lartch-up基本上是Keytech的产品，SMIC、HHNEC、宜硕、广州五地使用Barth4002和Keytech的ESD/Lartch-up。 灰度宏使用的是Oryx。现在业界认可的数据： Barth4002BTLP在更快的脉搏测试中使用了Keytech4012BTLP、TLP测试标准、5、TLP及其测试方法、5、TLP及其测试方法、各种测试的校准和匹配性、实际上使用了TLP/HBM等ESDA :硬盘IC、音频IC、数据通信接口IC、汽车电子IC、0.9、1.2、1.5流程一般： TLP的it 21500=hbm mm (9- 10 )=hbm tec-(1300-2000 )=HBM栅极氧ESD破坏电压=1.2栅极氧破坏电场强度栅极氧厚度=静态破坏电压TLP和hbm也发生不同的故障机制1.3AHBM:drain区多晶硅filament和Si熔融1.5ATLP:D-Sfilament，6，6 使用曲线跟踪器测试锁，6，锁测试，7，I-V测试使用HP4155/4