主要的ESD測試是人體模型（HBM），機器模型（MM）和充電設備模型（CDM）。

有許多成熟的模型可以針對ESD事件測試半導體器件的可靠性，以確保有效性和可靠性。主要的ESD測試是人體模型（HBM），機器模型（MM）和充電設備模型（CDM）（圖1）。

圖1.用于 HBM、MM 和 CDM 測試的 ESD 模型。

JEDEC 標準確保 ESD 測試的有效性和可靠性。這三個測試的測試配置（圖 1）有五個要素：V靜電放電、C、SW、R 和 L。輸入V靜電放電在開關閉合 （SW） 之前對電容器 C 進行電壓充電。隨著SW的閉合，ESD燈具的輸出阻抗（R和L）發(fā)送V靜電放電信號，轉換為電流（I靜電放電） 到被測設備 （DUT） 中。現(xiàn)在的ESD電流流過DUT的ESD二極管;D靜電放電+和 D靜電放電-。如果其中一個或兩個ESD二極管發(fā)生故障或缺失，則電流（I靜電放電），從這個ESD事件中將找到另一條路徑，該路徑多次災難性地進一步進入DUT電路。

公式1表示圖1測試電路的數(shù)學傳遞函數(shù)。

公式 1

此配置會導致信號引腳接合處發(fā)生瞬時ESD事件，以模擬三個ESD測試信號事件之一。DUT 信號引腳是輸入或輸出器件引腳。對于這三個ESD測試，V的值靜電放電、C、R 和 L 組件變化以實現(xiàn)實際的 ESD 事件（表 1）。

表 1.HBM、MM、CDM 的可持續(xù)發(fā)展教育活動

在表1中，這三種型號歸結為串聯(lián)RLC電路和脈沖發(fā)生器，但型號之間的電路值和脈沖特性不同。然而，所有三項測試都會產生一個短而明確的ESD脈沖，從而產生電流（I靜電放電）的水平與實際可持續(xù)發(fā)展教育事件期間的水平相當。

人體模型 （HBM） 表征了電子設備對靜電放電 （ESD） 損壞的敏感性。人體模型是一種模擬人類從手指到被測設備 （DUT） 再到地面的 ESD 路徑的模型。靜電放電電源電壓（V靜電放電） 為測試電路中的電容器充電。標準 HBM 測試包括 ±2 kV 的電源電壓、1 至 10 M？的高值電阻和 100 pF 的電容。

機器模型 （MM） 的目的是創(chuàng)建一個更嚴格的 HBM 測試。電荷電容（C）故意變大（200 pF），電荷源電阻值非常低;0 至 10Ω。這種低阻值電阻允許ESD源提供比HBM型號更高的電流。盡管該模型的目的是表征與最終用戶電子組件相關的機器ESD事件，但它并不打算體現(xiàn)半導體最終測試和處理中使用的處理程序。

充電設備模型 （CDM） 可以作為一次性普遍應用的 MM 的替代測試。該CDM測試模擬IC封裝或制造設備在最終生產操作中處理設備時累積的電荷。在制造過程中，設備處理設備中存在產生靜電的機會。這是IC器件從防靜電管或測試處理器上滑下來的地方，這些防靜電管或測試處理器會積聚電荷。

當前（I靜電放電） 注入 DUT 會產生熱量。產生的熱量大小取決于峰值ESD脈沖電壓、電容和DUT電阻。在 HBM 測試中，IC 故障模式通常表現(xiàn)為柵極氧化物、觸點尖峰和結損壞。

靜電放電測試比較

這三個測試的類似上升時間約為 10 ns，但 HBM 和 MM 測試的總持續(xù)時間比 CDM 模型高出約 200 ns（圖 2）。

圖2.CDM、MM 和 HBM ESD 電流與時間的關系測試。

圖2顯示了電流（I靜電放電） HBM、MM 和 CDM ESD 測試的波形特性。通常，HBM ESD 測試的應力水平大約是 MM ESD 測試條件的 10 倍。此外，HBM 測試的保護電壓水平通常為 2 kV，而 MM 測試的保護電壓水平為 200 V，CDM 測試的保護電壓水平為 500 V。CDM、HBM 或 MM 之間沒有相關性。因此，HBM 和 CDM 測試通常用于 ESD 保護電路測試。I 的持續(xù)時間越長靜電放電導致片上ESD結構過熱增加。HBM 和 MM 測試失敗通常表現(xiàn)在柵極氧化物或結部損壞中。

表 2、3 和 4 顯示了 HBM、CDM 和 MM ESD 抗擾度分類。

審核編輯：郭婷