芯片电气特性和可靠性.ppt

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 客户的认证报告(例) 芯片的极限工作条件 极限工作条件项目（例1） 极限工作条件项目（例2） 工作环境温度 英文：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。 存储温度 英文：Storage Temperature 常用符号TStg 如：－65 ～ ＋150 ℃ 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 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很近时的瞬间电荷转移。 芯片工艺由0.5um~0.09us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)。 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 ESD测试模型—人体模型（HBM） 人体模型（HBM）等效电路图 ? 人体模型（HBM）ESD敏感度分级 ESD测试模型—机器模型（MM） 机器模型（MM）等效电路图 ? 机器模型ESD敏感度分级 ESD测试模型—充电器模型（CDM） 充电器测试模型等效电路图 ? 充电器模型ESD敏感度分级 ESD实际测试报告(HBM) ESD实际测试报告(MM) 下一次培训内容 * * 芯片电气特性和可靠性培训 李川兵 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。 ℃ －40 ～ ＋125 TJ 节温 ℃ －65 ～ ＋150 TStg 存储温度 ℃ －45 ～ ＋70 0 m/min linear airflow TA 环境温度 mA 20 入出电流 V －0.5 ～ ＋4.6 VO VDD33＋0.5 VO 输出电压（LVTTL管脚） V －0.5 ～ ＋4.6 VI VDD33＋0.5 VI 输入电压（LVTTL管脚） V －0.5 ～ ＋3.6 VDD25 2.5V电源 V －0.5 ～ ＋4.6 VDD33 3.3V电源 单位 数值 条件 符号 参数 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，95～398PF 。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1.5ｋΩ的所谓“标准人体模型” （HBM ： Human Body Model ） 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。 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 芯片直流工作特性 芯片交流工作特性 Latch Up电流 MSD …… * *