基于MK.1TE测试系统对芯片静电放电(ESD)测试分析

吕友成 陈仲永 聂帆宇 叶武剑

摘  要：ESD是指“静电释放”。静电是一种客观的自然现象，不均匀分布在芯片本身、人体和机器上以及芯片能够存在的环境及周围的事物上。这些静止的电荷随时都可能通过某种方式释放出来。静电释放的特点是高电压、低电量、小电流和作用时间短。随着电子学系统和集成电路，比如专用集成电路（ASIC）或“片上系统（SOC）”的复杂度增加，测试和分析集成电路对静电释放的防护能力是非常重要的。该文将介绍集成电路产品基于MK.1TE测试系统的ESD测试方法和分析。

关键词：静电放电;ESD;MK.1TE测试系统;ESD击穿的临界电压

中图分类号：TN40  文獻标识码：A 文章编号：2096-4706（2021）18-0035-05

Abstract： ESD refers to “electrostatic discharge”. Static electricity is an objective natural phenomenon， which is unevenly distributed in the chip itself， human body and machine， as well as the environment and surrounding things where the chip can exist. These static charges may be released in some way at any time. Electrostatic discharge is characterized by high voltage， low electric quantity， small current and short action time. With the increasing complexity of electronic systems and integrated circuits， such as specific integrated circuits （ASIC） or “system on chip （SOC）”， it is very important to test and analyze the protection ability of integrated circuits against electrostatic discharge. This paper will introduce the ESD test method and analysis of integrated circuit products based on MK.1TE test system.

Keywords： electrostatic discharge; ESD; MK.1TE test system; critical voltage of ESD breakdown

0  引  言

在半导体工业中，这几十年来，集成电路（IC）一直按照摩尔定律前行，芯片的制造工艺已从早期的微米级，经历纳米级，发展到今天的深纳米级。芯片上晶体管的数量呈指数增长，其性能更好，价格更便宜。 因半导体器件的集成度越来越高，工艺越来越复杂，IC中潜在的破坏性的ESD（Electro-Static discharge）变得越来越重要和典型。有数据表明，在硅器件失效模型分布中，在接近50%的EOS案列中大约有10%是ESD引起的。因此，在芯片量产前测试其静电放电电压是非常必要的。

1  MK.1TE测试系统

1.1  MK.1TE测试机台

MK.1TE测试系统是一种基于继电器的超快ESD和静态闩锁测试系统，用于评估高级IC器件。MK.1TE ESD和静态闩锁测试系统为用户提供高级功能，用于按照当今的人体模型（HBM）和机器模型（MM）ESD标准测试中等引脚计数的器件，MK.1TE测试机台如图1所示。

1.2  Scimitar软件

基于Windows的MK.1TE Scimitar软件直观而且全面，如图2所示。……