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
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)。
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。
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。
圖三:沒有電壓輸出，IV曲線斷路
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) 。
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)。
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