首頁 為何兩次的ESD測試結果會南轅北轍

為何兩次的ESD測試結果會南轅北轍

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為何兩次的ESD測試結果會南轅北轍

by ruby

發佈日期:2022/2/15ESD測試
發佈單位:iST宜特

您有遇過,同樣產品在不同實驗室進行ESD測試,一家是PASS,另一家卻是FAIL! 到底誰對誰錯?
您有遇過,兩次Latch-up試驗供給電壓僅差0.01V,測試結果居然亦是一次PASS、一次FAIL!為什麼會有如此南轅北轍的結果?

以上狀況,在宜特ESD實驗室經常遇到客戶詢問,最常見的即是客戶在自家或其他委外實驗室測試結果為PASS,但送來宜特驗證,卻是FAIL狀況?本期宜特小學堂,將分享給您宜特ESD實驗室,最常遇到那些ESD測試結果南轅北轍的情形,以及又如何判別對錯。

ESD測試

何謂ESD

靜電放電(Electrostatic Discharge,簡稱ESD)的產生有可能會破壞半導體元件,導致積體電路的功能永久失效,因此ESD防護能力是IC設計必驗證的項目。分為人體放電模式 (Human-Body Model, HBM)、機器放電模式 (Machine Model, MM)、元件充電模式 (Charged-Device Model, CDM)。

ESD測試

圖一:ESD各模式的脈衝(Pulse)比對圖

  • (一)閂鎖效應(Latch-up)供給電壓僅差0.01V,測試結果南轅北轍

    此案例,分別在兩台不同測試機台進行測試,供給電壓僅相差0.01V(參見圖二),3.54V測試結果為PASS;而3.55V測試結果居然為FAIL。宜特建議,供給電壓需一致,避免造成南轅北轍結果。

    ESD測試

    圖二:供給電壓需一致,避免造成南轅北轍結果

  • (二)測試機台完全沒電壓輸出,結果當然是PASS。

    有些待測IC由於較為敏感,無法先進行IV-Curve量測,否則容易造成樣品損毀,在此情況下,直接進行ESD測試而產生的PASS結果,就較無法判斷此結果是測試機台本身就沒電壓輸出,還是樣品本身通過測試(PASS)。若測試樣品有先做過IV- Curve量測,就可一目瞭然,沒有電壓輸出的曲線為斷路(圖三),有電壓輸出的則呈現如圖四;然而直接進行ESD測試,得到測試結果是PASS。

    ESD測試

    圖三:沒有電壓輸出,IV曲線斷路

    ESD測試

    圖四:有正常電壓輸出

  • (三)在其他實驗室測試為PASS,在宜特實驗室卻為FAIL?

    此一案例為測試ESD-人體放電模式 (Human-Body Model, HBM),在其他實驗室測試結果為PASS,在宜特實驗室卻呈現2 KV FAIL(圖五),客戶質疑測試結果。經由宜特提供測試機台waveform(輸出電壓電流)表格,確認電壓電流輸出正常,爾後,宜特為客戶進行故障分析,順利找到異常點(Defect) 。

    ESD測試

    圖五: 黃線為好品的曲線,紅色為2KV測試後FAIL的線。

從以上幾項案例,我們可以發現所有問題都劍指「測試機台本身」,更點出機台校驗的重要性。若無提高校驗頻率,時常會因為機台本身有問題,導致電壓輸出異常,造成誤判測試結果。據規範,ESD機台一年需進行一次廠商校驗,然而實際案例上,卻是不夠的,宜特ESD實驗室除了每年校正外,並將頻率提升至每月一次進行點檢,檢視所有ESD設備waveform輸出與修正。
此外宜特ESD實驗室,也會額外針對CDM機台每月進行100次脈衝測試(Pulses),確保測試機台可信度(圖六、圖七)。

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圖六: Waveform輸出圖,左圖為CDM +500V,右圖為 CDM -500V

圖七: CDM 500V peak current data (與示波器連結並且記錄每次測試的電流值)

本文與長久以來支持宜特的您,分享經驗,若您任何ESD相關量測問題,或是對相關知識想要更進一步了解細節,歡迎洽詢ESD接案窗口+886-3-579-9909分機6200 │Email: esd@istgroup.com , marketing@istgroup.com