3.2 靜電放電測試方式

  在每一測試模式下,IC的該測試腳先被打上(Zap)某一

ESD電壓,而且在同一ESD電壓下,IC的該測試腳必須要

被Zap三次,每次Zap之間的時間間隔約一秒鐘,Zap三次之

後再觀看該測試腳是否己被ESD所損壞,若IC尚未被損壞

則調昇ESD的電壓,再Zap三次。此ESD電壓由小而逐漸增

大,如此重覆下去,直到該IC腳己被ESD所損壞,此時造

成IC該測試腳損壞的ESD測試電壓稱為『靜電放電故障臨

界電壓 (ESD failure threshold)』。

  如果每次調昇的ESD測試電壓調幅太小,則測試到IC

腳損壞要經過多次的ESD放電,增長測試時間; 若每次調昇

的ESD測試電壓太大,則難以較精確測出該IC腳的ESD耐

壓能力。因此,有一測試經驗法則如表3.2-1所示,當ESD

測試電壓低於1千伏特時,每次ESD電壓增加量為50V(或

100V);當ESD測試電壓高於1千伏特時,每次ESD電壓增

加量為100V(或250V)。而ESD測試的起始電壓則從平均

ESD故障臨界電壓的70%開始。

表3.2-1 ESD 測試法則
(1). Stress number = 3 Zaps. (5 Zaps, the worst case)
(2). Stress step ΔVESD = 50V(100V) for VZAP <=1000V
ΔVESD = 100V(250V, 500V) for VZAP > 1000V
(3). Starting VZAP = 70% of averaged ESD failure threshold (VESD)

  例如,某一IC的人體放電模式(HBM) ESD耐壓大概平

均在2000V左右,那麼起始測試電壓約為1400V開始。測

試時,1400V的ESD電壓 Zap到IC的某一腳去(相對的VDD

或VSS腳要接地),測三次1400V的ESD放電,若該IC腳尚

未被損壞,則調昇ESD電壓到1500V,此1500V的ESD電壓

再打到該IC腳三次,若該IC腳尚未被損壞,則再調昇ESD

電壓到1600V,依此類推,直到該IC腳被靜電放電所損壞

為止。

  我們來估算一下,一顆40pin的IC (38支I/O,1支VDD

,1支VSS),其人體放電模式(HBM)自1400V 測到2000V,

每次ESD電壓增加量為100V的情形下,所要測試的次數 :

每一測試腳在變化ESD電壓之下的Zap次數= [(2000-1400)/

100+ 1] ×3=21次;每一支Input/Output腳的測試組合 = 4種 (

如圖3.1-1所示);38支Input/output腳的總測試次數=38支×4

種×21次= 3192次;Pin-to-Pin 靜電放電測試(如圖3.1-2所示)

之次數=38支×2種×21次=1596次;VDD-to-VSS靜電放電測

試(如圖3.1-3所示)之次數=1支×2種×21=42次;故該40腳位

IC的ESD(1400~2000V)總測試次數= 4830次。

  由上述的簡單估算可知,一具有40腳位的IC,只從14

00V測到2000V,每一次電壓調昇100V,則要4830次的ESD

放電測試。而在實際情形,IC腳的耐壓度可能每一支都不

相同,要真正測出每一支腳的ESD耐壓程度,則所需測試

次數會遠超過上述的數字。因此適度放寬每次ESD電壓調

昇的幅度(自100V→250V)可以減少測試的次數及時間。

  以上所談的ESD測試次數是指HBM測試,若該IC也要

做MM以及CDM的ESD測試,則還要再加上MM及CDM的

ESD測試次數。