01HBM概念及形成原理

人體模型（Human Body Model）是指人體因摩擦等原因帶上一定的靜電電荷后，與IC的某些引腳接觸且IC的另外一部分引腳恰好接觸到地時(shí)，人體上所積累的電荷就會(huì)流經(jīng)IC進(jìn)入大地。

02特點(diǎn)

人體的等效電阻較大，約為1500Ω，因此相較于機(jī)器放電模型，放電時(shí)間長，峰值電流小，大約在幾百納秒的時(shí)間里產(chǎn)生數(shù)安培的瞬間放電電流，對于2KV的HBM放電電壓而言，其瞬間放電電流的尖峰值約為1.2~1.4安培。如果沒有適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，這個(gè)瞬間的大電流足以對IC芯片造成損壞。

等效電路如圖所示，其中人體的等效電容為100pF,等效電阻為1.5kΩ。

▲放電波形

03HBM測試

在實(shí)際使用中，IC的每個(gè)引腳都可能遭受靜電放電，并且所帶電荷可能是正電荷，也可能是負(fù)電荷，因此在IC出廠前需要對每個(gè)引腳進(jìn)行相應(yīng)的正向靜電應(yīng)力和負(fù)向靜電應(yīng)力的測試。

對于HBM ，根據(jù)IC引腳的種類，主要是分別對I/O引腳到電源引腳、I/O引腳到I/O引腳、電源引腳到電源引腳 (包括地引腳) 進(jìn)行相應(yīng)的靜電測試。

1I/O引腳到電源引腳的應(yīng)力測試

對于每一個(gè)I/O引腳而言，其對于正電源或負(fù)電源的電源引腳都可能存在正向靜電應(yīng)力和負(fù)向靜電應(yīng)力的情況，因此I/O引腳有四種測試模式：

PS模式（Positive to VSS）

NS模式（Negative to VSS）

PD模式（Positive to VDD）

ND模式（Negative to VDD）

當(dāng)某一I/O引腳對電源引腳進(jìn)行應(yīng)力測試時(shí)，其他所有引腳須處于懸空狀態(tài)。PS模式用于模擬帶正電荷的人體與I/O引腳接觸并通過VSS引腳接地來放電的情形，此時(shí)的ESD電流經(jīng)I/O引腳流入IC，至VSS流出；NS模式用于模擬帶負(fù)電荷的人體與I/O引腳接觸并通過VSS引腳接地來放電的情形，此時(shí)的ESD電流經(jīng)VSS引腳流入IC，從I/O引腳流出；PD模式用于模擬帶正電荷的人體與I/O引腳接觸并通過VDD引腳接地來放電的情形，此時(shí)的ESD電流經(jīng)I/O引腳流入IC，至VDD流出；ND模式用于模擬帶負(fù)電荷的人體與I/O引腳接觸并通過VDD引腳接地來放電的情形，此時(shí)的ESD電流經(jīng)VDD引腳流入IC，從I/O引腳流出。

▲I/O引腳到電源引腳的ESD測試

2I/O引腳到I/O引腳的應(yīng)力測試

不同I/O引腳之間也存在正、負(fù)兩種應(yīng)力的情況，在實(shí)際靜電放電過程中，通常是其中某一個(gè)I/O引腳受到ESD應(yīng)力而另一個(gè)或多個(gè)I/O引腳接地形成ESD路徑。為了節(jié)省時(shí)間并更全面地模擬現(xiàn)實(shí)情況，通常對某一I/O引腳到I/O引腳的應(yīng)力測試時(shí)，要將其他所有I/O引腳全部接地。在進(jìn)行正向應(yīng)力（positive mode）測試時(shí)，應(yīng)力作用于某一I/O引腳，其余I/O引腳接地，VDD引腳和VSS引腳處于懸空狀態(tài)，ESD電流從被測I/O引腳流入并從其他I/O引腳流出至地；在進(jìn)行負(fù)向應(yīng)力（negative mode）測試時(shí)，應(yīng)力作用于某一I/O引腳，其余I/O引腳接地，VDD引腳和VSS引腳處于懸空狀態(tài)，ESD電流從地流入其他I/O引腳并從被測I/O引腳流出；

▲I/O引腳到I/O引腳的應(yīng)力測試

3VDD引腳到VSS引腳的應(yīng)力測試

電源引腳之間也存在正、負(fù)兩種應(yīng)力的情況，在進(jìn)行VDD引腳到VSS引腳的應(yīng)力測試時(shí)，所有I/O引腳須處于懸空狀態(tài)。正向應(yīng)力測試是模擬帶正電的人體與VDD引腳接觸并通過VSS接地放電的情況，ESD電流從VDD引腳流入并從VSS引腳接地流出；負(fù)向應(yīng)力測試是模擬帶負(fù)電的人體與VDD引腳接觸并通過VSS接地放電的情況，ESD電流從VSS引腳流入并從VDD引腳接地流出；

04HBM測試通過等級分類

IC的 ESD 敏感度可以定義為其通過的最高 ESD 測試電壓和未通過的最低 ESD 測試電壓。可根據(jù) ESD 敏感度對IC進(jìn)行分類（參考ANSI-ESDA-JEDEC-JS-001-2023標(biāo)準(zhǔn)）。

▲HBM ESD Device Classification Levels

季豐電子

季豐電子成立于2008年，是一家聚焦半導(dǎo)體領(lǐng)域，深耕集成電路檢測相關(guān)的軟硬件研發(fā)及技術(shù)服務(wù)的賦能型平臺(tái)科技公司。公司業(yè)務(wù)分為四大板塊，分別為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、軟硬件開發(fā)、測試封裝和儀器設(shè)備，可為芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝測試、材料裝備等半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈和新能源領(lǐng)域公司提供一站式的檢測分析解決方案。

季豐電子通過國家級專精特新“小巨人”、國家高新技術(shù)企業(yè)、上海市“科技小巨人”、上海市企業(yè)技術(shù)中心、研發(fā)機(jī)構(gòu)、公共服務(wù)平臺(tái)等企業(yè)資質(zhì)認(rèn)定，通過了ISO9001、 ISO/IEC17025、CMA、CNAS、IATF16949、ISO/IEC27001、ISO14001、ISO45001、ANSI/ESD S20.20等認(rèn)證。公司員工超1000人，總部位于上海，在浙江、北京、深圳、成都等地設(shè)有子公司。