芯片电气特性和可靠性.ppt

芯片电气特性和可靠性培训,李川兵,,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。,,极限工作条件项目（例,1,）,参数,符号,条件,数值,单位,3.3V,电源,VDD33,0.5,4.6,V,2.5V,电源,VDD25,0.5,3.6,V,输入电压（,LVTTL,管脚）,V,I,VI,VDD33,0.5,0.5,4.6,V,输出电压（,LVTTL,管脚）,V,O,V,O,VDD33,0.5,0.5,4.6,V,入,出电流,20,mA,环境温度,T,A,0 m/min linear airflow,45,70,存储温度,T,Stg,65,150,节温,T,J,40,125,,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,T,A,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,0.5um0.09us,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),。,,ESD,导致的失效种类,氧化层穿孔,内部导线或电阻熔断,I,2,R,P-N,损坏（短路或开路）或烧毁,,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，,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,1.5,的所谓“标准人体模型”（,HBM,：,Human Body Model,）,,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,）,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。,,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,）,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,,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,芯片直流工作特性,芯片交流工作特性,Latch Up,电流,MSD,,