芯片电气特性和可靠性.ppt

1、2020年12月6日,芯片电气特性和可靠性培训,李川兵,2020年12月6日,背景与目的,平时大家设计时比较关注功能 在推向市场时,客户会问到一些有关芯片电气特性和可靠性的问题 客户对芯片采购时会有采购认证这一步, 需要我们提交一些认证报告 有必要在芯片设计时将这些问题一并考虑进去,2020年12月6日,客户的认证报告(例),2020年12月6日,芯片的极限工作条件,极限条件参数是指芯片可能会遭受永久损坏的边缘数值，即使时短时间超过极限参数也可能造成永久损坏。,2020年12月6日,极限工作条件项目（例1）,2020年12月6日,极限工作条件项目（例2）,2020年12月6日,工作环境温度,英

2、文：Ambient Temperature under Bias 或Case Temperature under Bias 常用符号TA 严格的说，需要标注空气流动速度。,2020年12月6日,存储温度,英文：Storage Temperature 常用符号TStg 如：65 150 ,2020年12月6日,结温,英文Junction Temperature 芯片核心温度 结温通常会高表面温度20 左右,2020年12月6日,静电敏感度,英文（electronic）Static Discharge Voltage，芯片可以忍受静电放电的程度。 ESD（静电放电）是两个不同电势的物体在接触和相隔

3、很近时的瞬间电荷转移。 芯片工艺由0.5um0.09us发展，在减小面积，提高速度，降低功耗的同时，降低乐芯片对静电放电的忍耐度. 在半导体行业中，器件失效大部分由ESD导致。具体有哪几种失效种类将在下面介绍 为了定量的研究静电放电问题，根据静电产生和释放的途径。分了三种模型，人体模型(HBM);机器模型(MM)；充电器件模型(CDM)。,2020年12月6日,ESD导致的失效种类,氧化层穿孔 内部导线或电阻熔断 I2R P-N损坏（短路或开路）或烧毁,2020年12月6日,ESD测试模型人体模型（HBM）,人体静电是引起静电损失的最主要和最经常的因素 人体能贮存一定的电荷，存在电容，9539

4、8PF 。人体也有电阻，这电阻依赖于人体肌肉的弹性、水份、接触电阻等因素，约几千欧姆。电容一电阻是较为合理的电气模型 。 美国海军1980年提出了一个电容值为100PF，电阻为1.5的所谓“标准人体模型” （HBM ： Human Body Model ）,2020年12月6日,人体模型（HBM）等效电路图,2020年12月6日,人体模型（HBM）ESD敏感度分级,2020年12月6日,ESD测试模型机器模型（MM）,MM:Machine Model 模拟带电绝缘的机器人手臂、车辆、绝缘导体静电放电 机器模型的等效电路与人体模型相似，但等效电容是200pF，等效电阻为0，机器模型与人体模型的差

5、异较大，实际上机器的储电电容变化较大，但为了描述的统一，取200pF。由于机器模型放电时没有电阻，且储电电容大于人体模式，同等电压对器件的损害，机器模式远大于人体模型。,2020年12月6日,机器模型（MM）等效电路图,2020年12月6日,机器模型ESD敏感度分级,2020年12月6日,ESD测试模型充电器模型（CDM）,CDM：Charge Device Model 半导体器件主要采用三种封装型式（金属、陶瓷、塑料）。它们在装配、传递、试验、测试、运输及存贮过程中，由于管壳与其它绝缘材料（如包装用的塑料袋、传递用的塑料容器等）相互磨擦，就会使管壳带电。器件本身作为电容器的一个极板而存贮电荷。CDM模型就是基于已带电的器件通过管脚与地接触时，发生对地放电引起器件失效而建立的,2020年12月6日,充电器测试模型等效电路图,2020年12月6日,充电器模型ESD敏感度分级,2020年12月6日,ESD实际测试报告