CN104678270A - 监测传输线脉冲静电放电测试响应的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种监测传输线脉冲静电放电测试响应的方法及系统，在TLP测试系统将不同脉冲电压的传输线脉冲施加到电子元器件的同时，光发射显微镜采集各传输线脉冲放电过程的光发射图像，从而在测试结束时，将各光发射图像与光学反射像叠加，精确定位电子元器件的静电放电通道和损伤点。本发明实现了传输线脉冲静电放电测试过程中电致发光现象的实时监测，便于在静电放电测试过程中明确电子元器件内部的静电放电通道，及时发现并准确定位静电放电的损伤点，从而确定产品抗静电薄弱环节。另外，本发明试验信息利用充分，试验步骤简单，可为电子元器件的静电损伤研究和ESD设计改进提供良好的技术支撑，具有良好的工程应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及电子元器件静电放电测试技术领域，特别是涉及一种监测传输线脉冲静电放电测试响应的方法、监测传输线脉冲静电放电测试响应的系统。
背景技术
传输线脉冲(Transmission Line Pulse，TLP)测试是指利用传输线产生短脉冲(50毫微秒到200毫微秒)，测量电子元器件内ESD(Electro-Static discharge，静电放电)保护结构的电流/电压特性的方法。恒定阻抗的传输线可以产生恒定幅度的方波。TLP测试产生的短脉冲用来模拟作用于电子元器件的短ESD脉冲。通过使用短脉冲，可以精确测量到通过被测样品的电流和施加在样品上的电压，从而可以得到被测样品的I-V(电流-电压)特性。随着TLP测试越来越普及，这种测试方法在设计分析方面逐渐代替了传统的人体放电模型(HBM，Human-Body Model)测试。
目前，电子元器件的传输线脉冲静电放电测试过程仅能监测脉冲电压和电流，尚无针对静电放电通道的实时监测方法。另外，现有的技术方案是先利用传输线脉冲装置对电子元器件进行静电放电测试，再用光学显微镜或扫描电子显微镜对电子元器件由于静电损伤可能造成的烧毁位置进行观察(无需给电子元器件加电)。但是静电放电测试引起的电子元器件损伤可能存在各种不同程度的烧毁现象。当烧毁程度较轻、烧毁面积较小时，利用光学显微镜或扫描电子显微镜往往无法观察到烧毁现象，所以无法实现损伤点定位。当烧毁程度严重、烧毁面积较大时，利用光学显微镜或扫描电子显微镜观察难以实现器件初始损伤位置的准确定位。此外现有技术方案还存在试验步骤多、试验时间长、试验信息利用不充分等缺点。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种监测传输线脉冲静电放电测试响应的方法和系统，能够实现静电放电通道的实时监测以及静电击穿位置的准确定位。
一种监测传输线脉冲静电放电测试响应的方法，包括步骤：
通过光发射显微镜采集待测电子元器件的光学反射像；
通过TLP测试系统施加传输线脉冲到所述待测电子元器件；
通过光发射显微镜采集所述传输线脉冲放电过程的光发射图像；
通过TLP测试系统测量施加所述传输线脉冲后所述待测电子元器件管脚间的漏电流；
若所述漏电流大于等于预设阈值，或者所述传输线脉冲达到设定的最大脉冲电压，结束测试；若所述漏电流小于预设阈值且所述传输线脉冲未达到所述最大脉冲电压，增加所述传输线脉冲的脉冲电压，得到新的传输线脉冲，返回通过TLP测试系统施加传输线脉冲到所述待测电子元器件的步骤；
将采集的各光发射图像与所述光学反射像叠加，定位所述待测电子元器件的静电放电通道和损伤点。
一种监测传输线脉冲静电放电测试响应的系统，包括TLP测试系统、光发射显微镜；
所述TLP测试系统用于施加传输线脉冲到待测电子元器件；测量施加所述传输线脉冲后所述待测电子元器件管脚间的漏电流；在所述漏电流大于等于预设阈值，或者所述传输线脉冲达到设定的最大脉冲电压时，结束测试；在所述漏电流小于预设阈值且所述传输线脉冲未达到所述最大脉冲电压时，增加所述传输线脉冲的脉冲电压，得到新的传输线脉冲，重新施加新的所述传输线脉冲到所述待测电子元器件；
所述光发射显微镜用于采集所述待测电子元器件的光学反射像；在所述TLP测试系统施加传输线脉冲时，采集所述传输线脉冲放电过程的光发射图像；在测试结束后，将采集的各光发射图像与所述光学反射像叠加，定位所述待测电子元器件的静电放电通道和损伤点。
本发明监测传输线脉冲静电放电测试响应的方法和系统，在TLP测试系统将不同脉冲电压的传输线脉冲施加到电子元器件的同时，光发射显微镜采集各传输线脉冲放电过程的光发射图像，从而在测试结束时，将各光发射图像与光学反射像叠加，精确定位电子元器件的静电放电通道和损伤点。本发明实现了传输线脉冲静电放电测试过程中电致发光现象的实时监测，便于在静电放电测试过程中明确电子元器件内部的静电放电通道，及时发现并准确定位静电放电的损伤点，从而确定产品抗静电薄弱环节。另外，本发明试验信息利用充分，试验步骤简单，可为电子元器件的静电损伤研究和ESD设计改进提供良好的技术支撑，具有良好的工程应用价值。
附图说明
图1为本发明方法实施例的流程示意图；
图2为本发明系统实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明监测传输线脉冲静电放电测试响应的方法的具体实施方式做详细描述。
如图1所示，一种监测传输线脉冲静电放电测试响应的方法，包括步骤：
S110、通过光发射显微镜采集待测电子元器件的光学反射像；
S120、通过TLP测试系统施加传输线脉冲到所述待测电子元器件；
S130、通过光发射显微镜采集所述传输线脉冲放电过程的光发射图像；
S140、通过TLP测试系统测量施加所述传输线脉冲后所述待测电子元器件管脚间的漏电流，若所述漏电流小于预设阈值且所述传输线脉冲未达到设定的最大脉冲电压，进入步骤S150；若所述漏电流大于等于预设阈值，或者所述传输线脉冲达到所述最大脉冲电压，进入步骤S160；
S150、增加所述传输线脉冲的脉冲电压，得到新的传输线脉冲，返回步骤S120；
S160、结束测试，进入步骤S170；
S170、将采集的各光发射图像与所述光学反射像叠加，定位所述待测电子元器件的静电放电通道和损伤点。
TLP测试系统和光发射显微镜均采用现有的设备。在半导体内部存在热载流子能量释放和电子空穴复合两种发光机制。热载流子能量释放发光机制是指可移动载流子(电子或空穴)经过电场加速获得足够的动能，通过光子辐射将其累积的动能释放。电子空穴复合发光机制是指导带的电子跃迁到价带与空穴结合辐射发光。光发射显微镜(EMMI)即利用半导体的发光原理对电子元器件进行失效定位，具体为：光发射显微镜内部的高灵敏度相机侦测电子元器件内部由于漏电所产生的光子，然后光发射显微镜将侦测到的光子经由放大、积分和影像处理，找出元器件内部产生光子的位置，再加以分析即可实现电子元器件的失效定位。
光发射显微镜主体架构包括载物台、高灵敏度相机模块、图像采集处理模块等。在利用TLP测试系统和光发射显微镜进行静电放电测试时，需要先将待测电子元器件放置在光发射显微镜载物台上。步骤S110之前，需要先设置光发射显微镜的扫描参数。步骤S120之前，需要先将TLP测试系统的测试电极与待测电子元器件管脚连接，然后通过TLP测试系统测量并记录待测电子元器件管脚间的初始漏电流，以保证设备的准确性。需要说明的是，设置光发射显微镜的扫描参数和测量初始漏电流并无先后顺序，可同时进行。
当TLP测试系统利用内部的传输线产生传输线脉冲，并施加到待测电子元器件时，传输线脉冲产生的大电流流经待测电子元器件内部，放电通道上有热载流子能量释放和电子空穴复合两种发光机制，此时光发射显微镜实时侦测样品放电通道上产生的光子，形成发光图像，从而在测试结束时，将采集的每个脉冲放电过程的光发射图像与光学反射像进行叠加，实现静电放电通道和损伤点的精确定位。另外，通过TLP测试系统将传输线脉冲施加到待测电子元器件后，还可以通过TLP测试系统测量并记录所述传输线脉冲施加在所述待测电子元器件上的脉冲电压，以及通过所述待测电子元器件的电流，从而根据记录的脉冲电压和电流得到待测电子元器件的电流/电压曲线。
如图1所示，判断测试是否结束的条件包括：在待测电子元器件上施加一定脉冲电压的传输线脉冲后，利用TLP测试系统测量该传输线脉冲施加后待测电子元器件管脚间的漏电流，当被测管脚之间的漏电流大于等于预设阈值时，判定为器件彻底损伤，TLP测试系统停止向待测电子元器件施加传输线脉冲，结束测试，其中所述预设阈值可以为产品规范规定的最大漏电流值，若产品规范没有规定最大漏电流值，则预设阈值一般取初始漏电流的10倍；若本次传输线脉冲达到了设定的最大脉冲电压，TLP测试系统同样停止向待测电子元器件施加传输线脉冲，结束测试；若漏电流小于预设阈值，且本次传输线脉冲也没有达到最大脉冲电压，则逐步增加传输线脉冲的脉冲电压，将增加脉冲电压后的传输线脉冲重新施加到待测电子元器件上，重复测试，直至满足结束测试的条件。
基于同一发明构思，本发明还提供一种监测传输线脉冲静电放电测试响应的系统，下面结合附图对本发明系统的具体实施方式做详细描述。
如图2所示，一种监测传输线脉冲静电放电测试响应的系统，包括TLP测试系统100、光发射显微镜200；
所述TLP测试系统100用于施加传输线脉冲到待测电子元器件；测量施加所述传输线脉冲后所述待测电子元器件管脚间的漏电流；在所述漏电流大于等于预设阈值，或者所述传输线脉冲达到设定的最大脉冲电压时，结束测试；在所述漏电流小于预设阈值且所述传输线脉冲未达到所述最大脉冲电压时，增加所述传输线脉冲的脉冲电压，得到新的传输线脉冲，重新施加新的所述传输线脉冲到所述待测电子元器件；
所述光发射显微镜200用于采集所述待测电子元器件的光学反射像；在所述TLP测试系统施加传输线脉冲时，采集所述传输线脉冲放电过程的光发射图像；在测试结束后，将采集的各光发射图像与所述光学反射像叠加，定位所述待测电子元器件的静电放电通道和损伤点。
如图2所示，光发射显微镜200包括载物台210、高灵敏度相机模块220、图像采集处理模块230等。载物台210用于在进行静电放电测试时，放置待测电子元器件。高灵敏度相机模块220用于在TLP测试系统100施加传输线脉冲时，侦测产生的光子，并传输给图像采集处理模块230进行图像采集与处理。
在利用TLP测试系统100和光发射显微镜200进行静电放电测试时，待测电子元器件放置在光发射显微镜200的载物台210上。TLP测试系统100施加传输线脉冲到所述待测电子元器件之前，其测试电极需要先与待测电子元器件管脚连接，然后测量并记录待测电子元器件管脚间的初始漏电流，以保证设备的准确性。光发射显微镜200需要先进行扫描参数设置，然后采集待测电子元器件的光学反射像作为基准。上述工作完成后，TLP测试系统100即可以利用内部的传输线产生测试脉冲，将测试脉冲加到待测电子元器件的两个管脚之间进行测试。
当测试脉冲产生的大电流流经待测电子元器件内部时，光发射显微镜200实时侦测样品放电通道上产生的光子，形成发光图像，从而在测试结束时，将采集的每个脉冲放电过程的光发射图像与光学反射像进行叠加，实现静电放电通道和损伤点的精确定位。另外，TLP测试系统100施加传输线脉冲到待测电子元器件之后，还用于测量并记录传输线脉冲施加在待测电子元器件上的脉冲电压，以及通过待测电子元器件的电流，从而根据记录的脉冲电压和电流得到待测电子元器件的电流/电压曲线。
本发明实现了传输线脉冲静电放电测试过程中电致发光现象的实时监测，能够在静电放电测试过程中明确电子元器件内部的静电放电通道，及时发现并准确定位静电放电的损伤点，从而确定产品抗静电薄弱环节。另外，本发明试验信息利用充分，试验步骤简单，可为电子元器件的静电损伤研究和ESD设计改进提供良好的技术支撑，具有良好的工程应用价值。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种监测传输线脉冲静电放电测试响应的方法，其特征在于，包括步骤：
通过光发射显微镜采集待测电子元器件的光学反射像；
通过TLP测试系统施加传输线脉冲到所述待测电子元器件；
通过光发射显微镜采集所述传输线脉冲放电过程的光发射图像；
通过TLP测试系统测量施加所述传输线脉冲后所述待测电子元器件管脚间的漏电流；
若所述漏电流大于等于预设阈值，或者所述传输线脉冲达到设定的最大脉冲电压，结束测试；若所述漏电流小于预设阈值且所述传输线脉冲未达到所述最大脉冲电压，增加所述传输线脉冲的脉冲电压，得到新的传输线脉冲，返回通过TLP测试系统施加传输线脉冲到所述待测电子元器件的步骤；
将采集的各光发射图像与所述光学反射像叠加，定位所述待测电子元器件的静电放电通道和损伤点。
2.根据权利要求1所述的监测传输线脉冲静电放电测试响应的方法，其特征在于，通过TLP测试系统施加传输线脉冲到所述待测电子元器件的步骤之后，还包括步骤：
通过TLP测试系统测量并记录所述传输线脉冲施加在所述待测电子元器件上的脉冲电压，以及通过所述待测电子元器件的电流；
根据所述脉冲电压和电流得到所述待测电子元器件的电流/电压曲线。
3.根据权利要求1所述的监测传输线脉冲静电放电测试响应的方法，其特征在于，通过TLP测试系统施加传输线脉冲到所述待测电子元器件的步骤之前，还包括步骤：
通过TLP测试系统测量待测电子元器件管脚间的初始漏电流。
4.根据权利要求3所述的监测传输线脉冲静电放电测试响应的方法，其特征在于，通过TLP测试系统测量待测电子元器件管脚间的初始漏电流的步骤之前，还包括步骤：
将TLP测试系统的测试电极与所述待测电子元器件管脚连接。
5.根据权利要求1所述的监测传输线脉冲静电放电测试响应的方法，其特征在于，通过光发射显微镜采集所述待测电子元器件的光学反射像的步骤之前，还包括设置光发射显微镜扫描参数的步骤。
6.一种监测传输线脉冲静电放电测试响应的系统，其特征在于，包括TLP测试系统、光发射显微镜；
所述TLP测试系统用于施加传输线脉冲到待测电子元器件；测量施加所述传输线脉冲后所述待测电子元器件管脚间的漏电流；在所述漏电流大于等于预设阈值，或者所述传输线脉冲达到设定的最大脉冲电压时，结束测试；在所述漏电流小于预设阈值且所述传输线脉冲未达到所述最大脉冲电压时，增加所述传输线脉冲的脉冲电压，得到新的传输线脉冲，重新施加新的所述传输线脉冲到所述待测电子元器件；
所述光发射显微镜用于采集所述待测电子元器件的光学反射像；在所述TLP测试系统施加传输线脉冲时，采集所述传输线脉冲放电过程的光发射图像；在测试结束后，将采集的各光发射图像与所述光学反射像叠加，定位所述待测电子元器件的静电放电通道和损伤点。
7.根据权利要求6所述的监测传输线脉冲静电放电测试响应的系统，其特征在于，所述TLP测试系统施加传输线脉冲到所述待测电子元器件之后，还用于测量并记录所述传输线脉冲施加在所述待测电子元器件上的脉冲电压，以及通过所述待测电子元器件的电流；根据所述脉冲电压和电流得到所述待测电子元器件的电流/电压曲线。
8.根据权利要求6所述的监测传输线脉冲静电放电测试响应的系统，其特征在于，所述TLP测试系统施加传输线脉冲到所述待测电子元器件之前，还用于测量待测电子元器件管脚间的初始漏电流。
9.根据权利要求8所述的监测传输线脉冲静电放电测试响应的系统，其特征在于，所述TLP测试系统测量待测电子元器件管脚间的初始漏电流之前，其测试电极与所述待测电子元器件管脚连接。
10.根据权利要求6所述的监测传输线脉冲静电放电测试响应的系统，其特征在于，所述光发射显微镜采集所述待测电子元器件的光学反射像之前，先进行扫描参数设置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |