[發明專利]靜電放電電流波形檢測系統及測試方法

在審

• 申請號: 201610361369.4
• 申請日: 2016-05-27
• 公開（公告）號: CN107436382A
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 陳昭;程玉華
• 申請（專利權）人: 上海北京大學微電子研究院
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16;G01R13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及集成電路領域，尤其涉及CDM模型靜電放電電流波形的檢測及測試方法。

背景技術

由于工藝水平的不斷提高，互補金屬氧化物半導體（CMOS，Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)器件的尺寸一直處于縮小的趨勢，目前已經達到深亞微米甚至更小。這種發展趨勢在提升了器件性能和工作速度的同時，也帶來了一個致命的弱點，即輸入阻抗很大，很容易被靜電放電（ESD，Electro-Static Discharge）擊穿。

在實際使用過程中，處處都存在著電容效應。我們知道，靜電電荷可以存儲在幾乎所有的物體中，這使得靜電放電現象出現于各個地方。目前，對于集成電路而言，ESD防護測試根據器件帶電途徑不同一般可分為HBM（Human Body Model）、MM(Machine)、CDM（Charged Device Model）等幾種，根據其帶電途徑的不同，相關的測試設備和測試方法也會有一定程度的差別。在這三種模型中，HBM模型和MM模型，由于被提出的時間較早，因此很多人已經熟知，并且電子工程師們也已經有針對性地采取了各種各樣的靜電保護結構或者措施來提升此二類器件的穩定性和靜電防護水平。

然而，隨著工藝水平以及器件功能復雜度的提升，CDM模型已經逐漸成為一個突出的問題，原因在于：第一，隨著芯片工藝的進步，工作速度加快了，但芯片也變得脆弱了。集成度的提高使得器件尺寸越來越小，器件之間的連線寬度越來越窄，鈍化層越來越薄，這些因素都會時芯片對靜電放電的敏感性也越大。一個不太高的電壓就能將晶體管擊穿，一個微小的ESD電流就能將連線熔斷，使得半導體器件失效，增加科研成本；第二，通過測量CDM模型的靜電放電波形，能夠通過檢查檢測后的器件性能表現可以判斷器件是否失效；第三，通過分析放電波形的峰值、周期等參數對半導體器件性能是否失效進行分析，從而提出避免器件失效的預防措施。因此，提出CDM模型的靜電放電的測試系統及方法十分必要。

目前，關于CDM模型靜電放電檢測系統存在以下問題：

1.在目前的AEC-Q100（由AIAG汽車組織開發的用于集成電路的資格認證測試流程）測試規范中，沒有規定所用測試設備的整體架構，以及相關的參數；沒有對于具體的材料進行規定，這使得在制作過程中因為制作人的不同會產生不同種類的測試設備，缺乏規范性。同時，因為可能使用的各種材料的各類參數間的差異，會導致測量結果缺乏準確性。

2.國外已有一部分公司生產出相應的CDM模型靜電放電測試設備，但在國內該領域還處于空白階段。對于國外已經生產出的設備而言，制造成本高昂。實際使用中，許多小型公司往往不需要很高的精度，只需要做定性的檢測。但是目前已有的設備卻都是基于高精度的測試，使得小公司在引進或者租用設備時需要支付許多不必要的成本。因此，急需發明一款性能良好，價格低廉的CDM模型靜電放電測試系統。

3. 標準中需要直接得到的是電流波形，但目前通常使用的測試設備大都以測量電壓的較為常見。若要求此類非工業設備直接獲得電流參數，則成本和實現難度較高。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出一種靜電放電電流波形檢測系統，該系統包括：可以調節升降的測試機臺，機臺上半部分為可以調節松緊的用于固定懸掛裝置的支架，所述支架可以固定法蘭盤；所述測試板含有容納螺絲通過的通孔，螺絲通過該通孔以及法蘭盤的通孔將測試板與法蘭盤連為一體；測試板側面含有插頭，用于連接一端含有配套插座的同軸電纜；測試板底部垂直焊接有pogo（ 彈簧單高蹺）探針，即探針垂直于測試板平面，用于接觸帶電器件，獲取所需波形；測試機臺底座上水平放置校準模塊。

可選的，所述固定懸掛裝置的支架，用于固定的部分為環形，內徑略大于用于連接測試板的圓柱法蘭盤直徑。

可選的，所述測試板含有兩個可以通過螺絲的通孔，用于將測試板與法蘭盤結合在一起，固定在測試機臺上，所述通孔距離測試板中心距離相等；所述測試板在與法蘭盤相連的對側焊接有pogo探針。

可選的，測試板所焊接的pogo探針，其所能工作的頻率范圍至少為1GHz。

可選的，測試板所焊接的pogo探針，通過1Ω電阻與測試板焊接相連，所用1Ω電阻為環形輻射電阻。

可選的，測試板所焊接的SMA插頭為標準插頭，可以與同軸電纜相連。

可選的，所述校準模塊是一種鍍金或鍍鎳的銅制圓盤，此圓盤位于一面有FR-4（耐燃材料等級代號）材料上，該材料厚度上限為2mm。