询问高压器件ESD能力评估方法

calton

1、高压（700V）反偏二极管的ESD能力如何评估？
" `, H$ z7 _" r3 E! @我们用TLP测试过该二极管的I-V曲线，TLP电压打到1000V，电流只有0.14A。按照It2与ESD能力的对应，该Diode HBM能力只有200V多一点。请问这样理解对么？据以前敬仰，曾经有测试过高压Diode，TLP的It2很小，但是HBM测试能过3KV。请问这个怎么理解？高压Diode TLP测试不能代表HBM能力？
6 i3 N7 y+ Z1 n+ _% h" k2、越是高压器件，ESD就越不是问题。这个观点对么？
可不可以这样认为：ESD是一股能量，对于高压器件，比如700V反向二极管，只需要很小的电流就可以泄放掉大能量。因此，在没有电场击穿的前提下，高压器件抗ESD的能力几乎是不用考虑的。比如，一个耐压2KV的器件是肯定能过HBM 2KV的。这样理解对么？

calton

伤心了，为什么没有人理睬~发的第一篇帖子

andyjackcao

# _* n4 p# g9 ?我们用TLP测试过该二极管的I-V曲线，TLP电压打到1000V，电流只有0.14A。-----这时候的VT2是1000V，IT2=0.14A
按照It2与ESD能力的对应，该Diode HBM能力只有200V多一点---这是根据HBM作为一个电流源来理解
2KV时为1.34A
' f" n" h8 T. Y. X# w个人意见：
当测试高压器件时，高压器件击穿后的内阻会改变HBM的电流,不再为1.34A。用TLP的确不能准确预测高压器件的ESD性能
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3 L9 K: q/ V$ K4 Q6 _5 T一个耐压2KV的器件是肯定能过HBM 2KV的。这样理解对
) C8 \9 T5 G4 w/ r  R; |-------是不一定的。 有的器件耐压（DC)测试能达到2KV，在HBM时触发电压也可能低于2KV(eg.NMOS)，如果不考虑场氧击穿，NMOS如果不均匀导通也容易失效

calton

回復 3# andyjackcao
& F7 I+ g& I7 v; U  V3 h
! T, b# m3 a7 W我重点想关注的是700V Diode 的ESD能力如何通过TLP考察？
# z/ h# O6 Y: s5 H4 H一、当测试高压器件时，高压器件击穿后的内阻会改变HBM的电流,不再为1.34A。用TLP的确不能准确预测高压器件的ESD性能————这里主要是TLP和HBM两种不同测试方法如何转换的问题。
1、对于所有Snpaback器件都会有内阻改变，TLP测试的It2与HBM测试能力的换算为V=1500*It2（@）。因此我不懂你说的改变HBM电流，不在是1.34A是什么意思？
+ u) D; C8 w: x( D2、对于高压Diode器件（700V），是不是It2不能作为评判其ESD能力的标准，上一条@的公式也不能作为转换依据。那如何通过TLP测试来评价700V diode的ESD能力？
6 B. b# |  F* I# S8 ~3 j5 T二、是不一定的。 有的器件耐压（DC)测试能达到2KV，在HBM时触发电压也可能低于2KV(eg.NMOS)，如果不考虑场氧击穿，NMOS如果不均匀导通也容易失效。
/ Q) z+ G$ s3 }" |1、那对于高压Diode，BV后，1000V，0.14A的电流对应的功率为140W，这个功率已经足够高了。从这个角度来看，是不是这个高压Diode的ESD能力是没有问题的了？

andyjackcao

1),改变HBM电流，不在是1.34A是什么意思？
+ k/ D% M+ F! k$ ^  B- g我想表达，测试2KV HBM时，由于高压管的内阻较大，不能忽略；2KV 时的峰值电流不再为2kv/1500 ohm=1.34 A
# o( `! K4 u+ U* R4 h! [. S
2),如何通过TLP测试来评价700V diode的ESD能力
- l' A$ @) ?, I) I  如果制作700V diode的process 一定的情况下（不变），因为diode反向击穿泻放ESD的能力与diode的面积，周长，形状相关。其中面积最为重要。
  是否 可以通过实验的方法来评价700 V diode的ESD能力
  绘制不同面积的diode layout（A，B，C。。。。），测试每类diode（A，B，C。。。）的TLP的各项参数。测试每类diode（A，B，C。。。）过HBM的能力
  那么这样就可以拟和出关于It2与HBM的曲线，从而来评估700V diode的ESD能力
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CHIP321

1、高压（700V）反偏二极管的ESD能力如何评估？:
8 }/ `& @" P1 h; g我们用TLP测试过该二极管的I-V曲线，TLP电压打到1000V，电流只有0.14A。按照It2与ESD能力的对应，该Diode HBM能力只有200V多一点。请问这样理解对么？据以前敬仰，曾经有测试过高压Diode，TLP的It2很小，但是HBM测试能过3KV。请问这个怎么理解？高压Diode TLP测试不能代表HBM能力？
2、越是高压器件，ESD就越不是问题。这个观点对么？
( a5 d8 `2 T. P3 t可不可以这样认为：ESD是一股能量，对于高压器件，比如700V反向二极管，只需要很小的电流就可以泄放掉大能量。因此，在没有电场击穿的前提下，高压器件抗ESD的能力几乎是不用考虑的。比如，一个耐压2KV的器件是肯定能过HBM 2KV的。这样理解对么？

4 O* X5 U$ j7 k* }3 S: e( h  N3 c
ANS 1，具体HBM值应当与TLP波形相关，若BV电平在1000V左右，It2在0.14A左右，不考虑测试时候寄生电阻误差（同时仅考虑单个器件的ESD测试），那么HBM值当小于1210V，TLP对ESD LEVER的评价应当是最精确的描述，当然价格也更贵些。
ANS 2，这个问题“通俗”的说是对的，但是就逻辑上来说，这是一个错误的命题。典型的例子就是您的这种情况。700V mos它的ESD能力可以轻易达到1000V左右，那么你说它的Esd能力如何？

PS1，目前HBM测试机台，误差在500V以内是很常见的，如果长时间没有校准，1500v的误差也可能出现。通常来说，用TPL逆推HBM值，才是DUT的ESD能力的准确评估。

PS2，通常HBM模型ESD PASS最大电压值等于1.5K*It2是因为通常亚微米管BV值在几伏特到十几个伏特之间，所以忽略掉这个值。若稍微修正一下，HBM=It2*1.5K+BV,从这里来看，BV值高会弥补It2较低的影响，但是却不是唯一影响因素。
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calton

回復 5# andyjackcao
哈哈哈，谢谢你的第二个建议啊，这个倒是可以考虑去做一下。
0 U: I! m. [. b) }# D3 e  Q2 Y# x总的来说就是因为高压DiodeBV很高，且没有回滞（也就是你所说的内阻大），HBM=It2*1.5K+BV,因而它的实际ESD能力有1210V。汗，之前完全没考虑器件本身的压降。

calton

回復 6# CHIP321
嗯，多谢您的回复，茅塞顿开啊。
- E1 N+ u! X8 j: H5 s4 ~不过有点小小的疑问。
按照您的说法，700V的这个Diode ESD能力只有1200V。但是我们不知道真实的HBM测试中它的ESD能力如何。之前举例说上华有个高压的Diode，也是TLP It2很低（抱歉，具体数据我不知道，但肯定没有1.3A），但其HBM达到3KV（在宜硕打的）。我是不是可以理解成，宜硕的这个HBM测试结果是不准的。

sendow

回復 6# CHIP321

sendow

ANS 1，具体HBM值应当与TLP波形相关，若BV电平在1000V左右，It2在0.14A左右，不考虑测试时候寄生电阻误差 ...
CHIP321 發表於 2011-12-6 01:10 PM

; l9 D' c& R8 W) M6 E
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版主說的TLP逆推HBM值,才是DUT的準確評估.
這是錯的, 在高壓元件中TLP已經不能準確呈現HBM level, 已經有journal發表過類似問題, 可以去收尋paper. 再高壓元件中It2高, 不一定ESD level就高, 有的It2很低仍然可以pass HBM 4K, 這個我也在實務上驗證過多次!

700V超高壓元件, 除了考慮到電流擊穿oxide, 由於內阻大還需考慮到power, 雖然電流低但是700V的高壓, 可能導致元件power過大, 造成物理性的damage. 實務上最好的方法是測試function, 目前就單顆元件還沒有統一正式的測試方法, Hint:可由基本電性下去驗證.