JP2573295B2 - Electrostatic withstand voltage evaluation method - Google Patents

Electrostatic withstand voltage evaluation method

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JP2573295B2 JP63084578A JP8457888A JP2573295B2 JP 2573295 B2 JP2573295 B2 JP 2573295B2 JP 63084578 A JP63084578 A JP 63084578A JP 8457888 A JP8457888 A JP 8457888A JP 2573295 B2 JP2573295 B2 JP 2573295B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、例えば、パッケージ帯電法において半導体
装置に静電気サージを加えた後、その半導体装置に帯電
した電荷を除去して該半導体装置の静電耐圧を評価する
静電耐圧評価方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to, for example, applying an electrostatic surge to a semiconductor device in a package charging method, and then removing a charge on the semiconductor device to thereby remove static electricity from the semiconductor device. The present invention relates to an electrostatic withstand voltage evaluation method for evaluating withstand voltage.

(従来の技術) 従来、このような分野の技術としては、「月刊Semico
nductor World(セミコンダクタ ワールド)」、(198
7−8)株式会社プレスジャーナル「静電破壊モデルと
その試験法」P.75−81に記載されるものがあった。以
下、その構成を図を用いて説明する。
(Prior art) Conventionally, technologies in such a field include “Monthly Semico
nductor World ”, (198
7-8) There was one described in Press Journal Co., Ltd., “Electrostatic Discharge Model and Test Method”, pp. 75-81. Hereinafter, the configuration will be described with reference to the drawings.

第2図は従来のパッケージ帯電法における静電耐圧評
価装置の静電耐圧評価方法を示すブロック図、第3図は
第2図の静電耐圧評価装置の斜視図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an electrostatic withstand voltage evaluation method of the conventional electrostatic withstand voltage evaluation device in the package charging method, and FIG. 3 is a perspective view of the electrostatic withstand voltage evaluation device of FIG.

静電耐圧評価装置は、半導体装置1に高電圧を印加す
るための高電圧電源2と電極3、放電バー4、及び除電
バー5を有しており、除電バー5と接地6間には抵抗7
が設けられている。このように構成された静電耐圧評価
装置により、半導体装置1の静電耐圧評価試験(即ち、
静電耐圧評価方法)は、次の(1)〜(8)のようなシ
ーケンスで行なわれる。
The electrostatic withstand voltage evaluation device includes a high voltage power supply 2 for applying a high voltage to the semiconductor device 1, an electrode 3, a discharge bar 4, and a static elimination bar 5, and a resistance between the static elimination bar 5 and the ground 6. 7
Is provided. With the electrostatic withstand voltage evaluation apparatus thus configured, an electrostatic withstand voltage evaluation test of the semiconductor device 1 (ie,
The electrostatic withstand voltage evaluation method is performed in the following sequence (1) to (8).

(1) 電極3上に半導体装置1を載置し、IC押え8に
より半導体装置1を固定する。
(1) The semiconductor device 1 is placed on the electrode 3 and the semiconductor device 1 is fixed by the IC presser 8.

(2) 高電圧電源2により直流電圧を印加する。(2) Apply a DC voltage from the high voltage power supply 2.

(3) 放電バー4を図示しないX−Yテーブルによっ
て移動させ、半導体装置1の被試験端子1−1に接触さ
せて、放電試験を実施する。
(3) The discharge bar 4 is moved by an XY table (not shown) and brought into contact with the terminal under test 1-1 of the semiconductor device 1 to perform a discharge test.

(4) 除電バー5を半導体装置1の被試験端子1−1
を含む全ての端子1−2に接触させる。
(4) Discharge bar 5 is connected to terminal under test 1-1 of semiconductor device 1
To all the terminals 1-2 including.

(5) 放電バー4を上昇させ、被試験端子1−1から
離す。
(5) Raise the discharge bar 4 and separate it from the terminal under test 1-1.

(6) 高電圧電源2を遮断し、接地電位にする。(6) Cut off the high voltage power supply 2 and set it to the ground potential.

(7) 除電バー5を介して半導体装置1の故障判定を
行なう。
(7) The failure of the semiconductor device 1 is determined via the static elimination bar 5.

(8) 除電バー5を全ての端子1−2から離す。(8) Separate the static elimination bar 5 from all the terminals 1-2.

以上のパッケージ帯電法のシーケンスにおいて、放電
バー4が被試験端子1−1に接触したとき、双方の間に
放電現象が生じ、電荷の移動が起こる。次いで、除電バ
ー5が全端子1−2に接触したときには、半導体装置1
と除電バー5が共に接地電位となっているため、電荷の
移動はない。次に高電圧電源2を遮断し接地電位にする
ときには、半導体装置1内に帯電した電荷は除電バー5
を介して接地側へ移動し、印加電極3側に誘導されてい
る電荷は高電圧電源2側へ移動する。この電荷移動に際
し、半導体装置1にストレスを加えないように電源電位
を適当な降下速度に設定し、かつ除電バー5には1MΩ程
度の抵抗7が直列に挿入されている。
In the above-described sequence of the package charging method, when the discharge bar 4 comes into contact with the terminal under test 1-1, a discharge phenomenon occurs between the two, and a charge transfer occurs. Next, when the static elimination bar 5 contacts all the terminals 1-2, the semiconductor device 1
Since both the charge removing bar 5 and the charge removing bar 5 are at the ground potential, no charge moves. Next, when the high voltage power supply 2 is cut off to the ground potential, the electric charges charged in the semiconductor device 1 are removed from the charge removing bar 5.
The electric charge guided to the application electrode 3 side moves to the high-voltage power supply 2 side via the. At the time of this charge transfer, the power supply potential is set at an appropriate falling speed so as not to apply stress to the semiconductor device 1, and a resistance 7 of about 1 MΩ is inserted in series in the static elimination bar 5.

また、前記静電耐圧評価装置は、前記文献に記載され
ているように、半導体装置1の浮遊容量及び試験回路の
布線容量の影響を除去するため、第2図及び第3図の構
成を有しており、市場フィールドでの静電破壊現象の忠
実な再現に努めた構成となっている。
Further, as described in the above-mentioned document, the electrostatic withstand voltage evaluation apparatus has the configuration shown in FIGS. 2 and 3 in order to eliminate the effects of the stray capacitance of the semiconductor device 1 and the wiring capacitance of the test circuit. It is designed to faithfully reproduce the electrostatic breakdown phenomenon in the market field.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、従来の静電耐圧評価方法では、多種多
様な封止パッケージの形態により破壊現象及び破壊特性
が変化する半導体装置に対し、静電耐圧評価を行なうに
際して前述の試験シーケンスを等しく実施することが難
しいという問題があった。以下、その問題について、第
4図〜第8図を用いて説明する。
(Problems to be Solved by the Invention) However, according to the conventional electrostatic withstand voltage evaluation method, the above-described electrostatic withstand voltage evaluation is performed for a semiconductor device whose destruction phenomenon and destruction characteristics change due to various types of sealing packages. However, there is a problem that it is difficult to perform the same test sequence equally. Hereinafter, the problem will be described with reference to FIGS.

第4図は従来のICカードの静電耐圧評価方法を示す構
成図、第5図は放電バー先端長さに対する破壊耐圧デー
タ、第6図(a),(b)は放電バーの形状図で同図
(a)はDIPタイプ及び同図(b)はフラットタイプの
放電バーを示し、第7図はフラットパケージ形半導体装
置の静電耐圧評価方法を示す構成図、第8図は第7図の
A部拡大図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a conventional method for evaluating electrostatic withstand voltage of an IC card, FIG. 5 is data on breakdown voltage with respect to the length of the discharge bar tip, and FIGS. 6 (a) and (b) are shape diagrams of the discharge bar. 7A shows a DIP-type discharge bar and FIG. 7B shows a flat-type discharge bar. FIG. 7 is a block diagram showing a method for evaluating the electrostatic withstand voltage of a flat package type semiconductor device. FIG. FIG.

第4図において、静電耐圧評価装置の電極11上には、
端子12を有するICカード13が固定されている。このICカ
ード13に対し静電耐圧評価試験の前述のシーケンス
(3),(4)を施すに際し、放電バー14の先端長さL
と除電バー15の先端からICカード13までの高さHとの関
係により、双方が電気的及び機械的な干渉を引き起こ
す。
In FIG. 4, on the electrode 11 of the electrostatic withstand voltage evaluation device,
An IC card 13 having a terminal 12 is fixed. When performing the above-described sequences (3) and (4) of the electrostatic withstand voltage evaluation test on the IC card 13, the tip length L of the discharge bar 14
And the height H from the tip of the static elimination bar 15 to the IC card 13, both cause electrical and mechanical interference.

即ち、長さLが長いとICカード13の破壊耐圧データが
高く得られ、本来のパッケージ帯電法による半導体装置
の静電破壊モデルを正確にシュミレートできなくなる。
例えば第5図に示すように、長さLが約2mmを超えると
破壊耐圧値は急激に増大し、実状を反映しなくなってし
まう。したがって、通常の長さLは2mm以内に制限さ
れ、試験される半導体装置の封止パッケージ等の形態に
応じて、例えば第6図(a),(b)に示すような種々
の形状の放電バーが考案されている。これらは、破壊耐
圧値に極力相違を生じないように設定されている。
That is, if the length L is long, high breakdown voltage data of the IC card 13 is obtained, and it becomes impossible to accurately simulate an electrostatic breakdown model of a semiconductor device by the original package charging method.
For example, as shown in FIG. 5, when the length L exceeds about 2 mm, the destruction withstand voltage value sharply increases, and the actual state is not reflected. Therefore, the normal length L is limited to 2 mm or less, and depending on the form of the sealed package of the semiconductor device to be tested, for example, discharges of various shapes as shown in FIGS. The bar has been devised. These are set so as not to cause a difference in breakdown voltage as much as possible.

また、前記高さHが低い場合には、高電圧電源16の印
加中に除電バー15と端子12間で放電を生じるおそれがあ
る。それ故、十分な高さHをとる必要があるが、除電バ
ー15の上下駆動ストロークにも制限され、通常は5mm程
度とされている。
If the height H is low, a discharge may occur between the static elimination bar 15 and the terminal 12 while the high-voltage power supply 16 is being applied. Therefore, it is necessary to take a sufficient height H, but the vertical drive stroke of the static elimination bar 15 is also limited, and is usually about 5 mm.

このように、放電バー14の先端長さL及び除電バー15
の高さHの上限値に制約を受ける状況下にあって、双方
を微細な端子12に互いに干渉しないように接触させるこ
とは極めて難しく、前記シーケンス(3),(4)の実
現が困難であった。
Thus, the tip length L of the discharge bar 14 and the static elimination bar 15
It is extremely difficult to contact the fine terminals 12 with each other so as not to interfere with each other, and it is difficult to realize the sequences (3) and (4). there were.

第7図及び第8図のフラットパッケージ形半導体装置
の静電耐圧評価試験においても、同様な問題点があっ
た。図において、電極17上に固定されたフラットパッケ
ージ形半導体装置18に対し、除電バー19は円弧運動によ
りその全端子20に同時に接触可能な構造となっている。
Similar problems also existed in the static withstand voltage evaluation test of the flat package type semiconductor device shown in FIGS. 7 and 8. In the figure, a static elimination bar 19 has a structure capable of simultaneously contacting all terminals 20 of the flat package type semiconductor device 18 fixed on an electrode 17 by circular motion.

この場合において、端子20のフラット長さLfは0.5〜1
mm程度と非常に短く、放電バー21の先端部直径Dが0.6m
m程度であるため、前記シーケンス(3),(4)の実
施時には端子20の極めて狭いフラット部上に放電バー21
と除電バー19が殆ど余裕なしに併存することになる。し
たがって、放電バー21と除電バー19の機械的な干渉を招
き、除電バー19に変形を生じるおそれがある。また、除
電バー19に半導体装置18の故障判定用テスト端子の役割
を兼ねさせる場合には、前記変形に起因する接触不良に
より、正確な故障判定を行なえないという問題もあっ
た。
In this case, the flat length Lf of the terminal 20 is 0.5 to 1
mm, and the diameter D of the tip of the discharge bar 21 is 0.6 m.
m, the discharge bar 21 is placed on the extremely narrow flat portion of the terminal 20 when the above-mentioned sequences (3) and (4) are performed.
And the static elimination bar 19 coexist almost without margin. Therefore, mechanical interference between the discharge bar 21 and the static elimination bar 19 may be caused, and the static elimination bar 19 may be deformed. Further, when the charge removing bar 19 also functions as a test terminal for failure determination of the semiconductor device 18, there is a problem that accurate failure determination cannot be performed due to poor contact caused by the deformation.

本発明は、前記従来技術が持っていた課題として、半
導体装置の全端子に除電バーを同時に接触させる除電方
法では、多種多様な封止パッケージ形態を有する半導体
装置に対応できず、機械的な干渉によって、静電破壊現
象を忠実に再現した静電耐圧評価試験の実施が困難な点
について解決した静電耐圧評価方法を提供するものであ
る。
An object of the present invention is to provide a static elimination method in which a static elimination bar is simultaneously contacted with all terminals of a semiconductor device. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an electrostatic withstand voltage evaluation method that solves the difficulty in performing an electrostatic withstand voltage evaluation test that faithfully reproduces an electrostatic breakdown phenomenon.

(課題を解決するための手段) 前記課題を解決するために、本発明は、静電耐圧評価
方法において、電源端子と接地端子と入出力端子とを有
する半導体装置に、高電圧電源により第1の電圧を印加
する工程と、前記電源端子と前記接地端子と前記入出力
端子との内の被試験端子に、第2の電圧が印加された放
電バーを接触させる放電バー接触工程と、前記放電バー
接触工程で前記放電バーを前記被試験端子に接触させた
状態を維持した状態で、前記電源端子と前記接地端子と
前記入出力端子との内、前記被試験端子を除いた少なく
とも1つの端子に除電バーを接触させる工程と、前記除
電バーが接触した前記半導体装置に印加された前記第1
の電圧を降下させ、前記除電バーを介して前記半導体装
置に帯電した電荷を除去し、前記半導体装置の故障を判
定する工程とを、順に実行するようにしている。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention provides a method for evaluating an electrostatic withstand voltage, comprising the steps of: A discharge bar contacting step of contacting a terminal to be tested among the power supply terminal, the ground terminal, and the input / output terminal with a discharge bar to which a second voltage has been applied; In a state where the discharge bar is kept in contact with the terminal under test in the bar contact step, at least one of the power terminal, the ground terminal, and the input / output terminal, excluding the terminal under test, Contacting the static elimination bar with the semiconductor device; and applying the first voltage applied to the semiconductor device contacted by the static elimination bar.
And removing the electric charges charged in the semiconductor device via the static elimination bar, and determining the failure of the semiconductor device.

(作 用) 本発明によれば、高電圧電源によって第1の電圧が例
えば半導体装置のパッケージに印加された後、放電バー
接触工程において、第2の電圧が印加された放電バーを
該半導体装置の被試験端子に接触させ、例えは該半導体
装置に電荷を蓄積する放電試験が実施される。この放電
試験の実施後、前記放電バーを被試験端子に接触させた
状態を維持した状態で、該半導体装置における被試験端
子以外の端子に、除電バーを接触させる。この時、放電
バーと除電バーは、同一の端子に接触しないので、これ
ら両バー間に機械的干渉が生じない。その後、例えば、
放電バーを被試験端子から離し、半導体装置に印加され
た第1の電圧を降下させ、この半導体装置に帯電した電
荷を該除電バーを介して除去した後、該半導体装置の故
障を判定する。
(Operation) According to the present invention, after a first voltage is applied to, for example, a package of a semiconductor device by a high-voltage power supply, in a discharge bar contacting step, the discharge bar to which the second voltage is applied is connected to the semiconductor device. For example, a discharge test is performed in which the semiconductor device is brought into contact with a terminal to be tested and charge is accumulated in the semiconductor device. After performing the discharge test, the static elimination bar is brought into contact with terminals other than the terminal under test in the semiconductor device while maintaining the state where the discharge bar is in contact with the terminal under test. At this time, since the discharge bar and the static elimination bar do not contact the same terminal, no mechanical interference occurs between the two bars. Then, for example,
The discharge bar is separated from the terminal under test, the first voltage applied to the semiconductor device is reduced, and the charge on the semiconductor device is removed via the charge removing bar, and then the failure of the semiconductor device is determined.

(実施例) 第1図(a),(b)は本発明の実施例における静電
耐圧評価装置の静電耐圧評価方法を示すもので、同図
(a)は平面図及び同図(b)はブロック図である。
(Embodiment) FIGS. 1A and 1B show an electrostatic withstand voltage evaluation method of an electrostatic withstand voltage evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view and FIG. ) Is a block diagram.

この静電耐圧評価方法はパッケージ帯電法に対して実
施されるものであり、静電耐圧評価装置は高電圧電源装
置31、電極32、放電バー33及び除電バー34を有してい
る。高電圧電源装置31は高電圧電源31−1と図示しない
制御装置とを有しており、高電圧電源31−1は電極32に
接続されると共に、接地されている。
This electrostatic withstand voltage evaluation method is performed for the package charging method, and the electrostatic withstand voltage evaluation device includes a high-voltage power supply device 31, an electrode 32, a discharge bar 33, and a charge removing bar. The high-voltage power supply 31 has a high-voltage power supply 31-1 and a control device (not shown). The high-voltage power supply 31-1 is connected to the electrode 32 and grounded.

前記除電バー34は、例えば4個の除電バー34−1〜34
−4に分割されていて、それぞれが独立に駆動可能な構
成となっている。除電バー34−1〜34−4は、それぞれ
抵抗35を介して接地されている。
The static elimination bar 34 includes, for example, four static elimination bars 34-1 to 34-34.
-4, each of which can be driven independently. The static elimination bars 34-1 to 34-4 are grounded via resistors 35, respectively.

上記構成の静電耐圧評価装置を用いた静電耐圧評価方
法において、除電方法は、半導体装置36の電源端子、接
地端子、及び電源端子と接地端子間に保護回路を有する
入出力端子のうち、少なくとも一つの端子より除電を行
なうもので、除電に際し高電圧電源31−1の電圧降下速
度を高電圧電源装置31の制御装置によって制御し、静電
破壊に弱い半導体素子の酸化膜にストレスがかからない
ようにしたものである。このような除電方法を用いた静
電耐圧評価試験(即ち、静電耐圧評価方法)は、次の
(i)〜(ix)の如きシーケンスで行なわれる。
In the electrostatic withstand voltage evaluation method using the electrostatic withstand voltage evaluation device having the above configuration, the static elimination method includes a power supply terminal of the semiconductor device 36, a ground terminal, and an input / output terminal having a protection circuit between the power supply terminal and the ground terminal. The static elimination is performed from at least one terminal, and the voltage drop speed of the high-voltage power supply 31-1 is controlled by the control device of the high-voltage power supply device 31 at the time of static elimination, so that stress is not applied to the oxide film of the semiconductor element that is vulnerable to electrostatic breakdown. It is like that. An electrostatic withstand voltage evaluation test using such a static elimination method (that is, an electrostatic withstand voltage evaluation method) is performed in the following sequences (i) to (ix).

(i) 半導体装置36を電極32上に固定し、放電バー33
を図示しないX−Yテーブルにより移動して、半導体装
置36の被試験端子36−1に位置合わせする。
(I) The semiconductor device 36 is fixed on the electrode 32 and the discharge bar 33
Is moved by an XY table (not shown) to align with the terminal under test 36-1 of the semiconductor device 36.

(ii) 高電圧電源31−1により直流高電圧を印加す
る。
(Ii) DC high voltage is applied by the high voltage power supply 31-1.

(iii) 放電バー33を降下させて被試験端子36−1に
接触させ、放電試験を実施する。
(Iii) The discharge bar 33 is lowered to contact the terminal under test 36-1, and a discharge test is performed.

(iv) 半導体装置36の4辺において、被試験端子36−
1を含まない3辺に対応する除電バー34−2〜34−4の
うち、少なくとも1個の除電バーを半導体装置36の端子
36−2に接触させる。このとき、半導体装置36の電源端
子、接地端子及び入出力端子のうち、少なくとも一つの
端子に除電バーが接触する。
(Iv) On the four sides of the semiconductor device 36,
At least one of the static elimination bars 34-2 to 34-4 corresponding to the three sides not including 1 is connected to the terminal of the semiconductor device 36.
Contact 36-2. At this time, the static elimination bar contacts at least one of the power terminal, the ground terminal, and the input / output terminal of the semiconductor device 36.

(v) 放電バー33を上昇させ、被試験端子36−1から
離す。
(V) Raise the discharge bar 33 and separate it from the terminal under test 36-1.

(vi) 高電圧電源装置31の制御装置により、高電圧電
源31−1を所定の電圧降下速度で接地電位にする。
(Vi) The high voltage power supply 31-1 is set to the ground potential at a predetermined voltage drop rate by the control device of the high voltage power supply 31.

(Vii) 端子36−2に接触していない除電バーを接触
させ、全除電バー34−1〜34−4を被試験端子36−1を
含む全ての端子36−2に接触させる。
(Vii) Contact the static elimination bar that is not in contact with the terminal 36-2, and bring all the static elimination bars 34-1 to 34-4 into contact with all the terminals 36-2 including the terminal under test 36-1.

(Viii) 全除電バー34−1〜34−4を介して半導体装
置36の故障判定を行なう。
(Viii) The failure of the semiconductor device 36 is determined via all the static eliminating bars 34-1 to 34-4.

(ix) 全除電バー34−1〜34−4を半導体装置36の端
子36−2から離脱させる。
(Ix) All the static elimination bars 34-1 to 34-4 are detached from the terminal 36-2 of the semiconductor device 36.

上記シーケンスにおいては、放電バー33及び除電バー
34が被試験端子36−1に同時に接触することはなく、し
かも放電バー33が被試験端子36−1に接触していると
き、他の端子36−2に接触する除電バー34は放電バー33
から十分離されている。したがって、放電バー33及び除
電バー34の機械的干渉のおそれはなく、上記シーケンス
の実施は容易に可能となる。
In the above sequence, the discharge bar 33 and the static elimination bar
When the discharge bar 33 is in contact with the terminal under test 36-1 and the discharge bar 33 is in contact with the other terminal 36-2, the discharge bar 34 does not contact the terminal under test 36-1 at the same time.
Are separated from the ten. Therefore, there is no risk of mechanical interference between the discharge bar 33 and the static elimination bar 34, and the above sequence can be easily performed.

以上の静電耐圧評価試験において、高電圧電源31−1
遮断時の電圧降下速度の決定は、次の方法により行な
う。以下に、電圧降下速度の決定方法を第9図〜第11図
を用いて説明する。
In the above electrostatic withstand voltage evaluation test, the high voltage power supply 31-1
The voltage drop speed at the time of cutoff is determined by the following method. Hereinafter, a method of determining the voltage drop speed will be described with reference to FIGS. 9 to 11.

第9図は保護回路を有するMOS構造半導体素子の入出
力端子部の回路図、第10図は第9図の半導体素子を有す
る半導体装置に対してパッケージ帯電法による静電耐圧
評価試験を施すときの等価回路、及び第11図は電圧降下
速度の制御関数である。
FIG. 9 is a circuit diagram of an input / output terminal of a MOS semiconductor device having a protection circuit, and FIG. 10 is a diagram showing a case where a semiconductor device having the semiconductor device of FIG. 9 is subjected to an electrostatic withstand voltage evaluation test by a package charging method. And FIG. 11 shows a control function of the voltage drop rate.

第9図において、半導体素子は電源端子VDD及び接地
端子VSSを有し、その間に保護回路41を備えた入出力端
子42を有している。保護回路41は例えばダイオード43及
び保護抵抗44によって構成されている。このようなMOS
構造半導体素子の静電耐圧評価においては、破壊モード
が半導体素子の酸化膜の破壊に依存するところが大き
く、第9図の半導体素子に対してパッケージ帯電試験を
実施したときの等価回路は、第10図のように考えられ
る。そこで、電源端子VDD、接地端子VSS及び入出力端子
42のいずれかを使用して除電する際のストレスについ
て、第10図により考察する。
In FIG. 9, the semiconductor element has a power supply terminal V DD and a ground terminal V SS, and has an input / output terminal 42 provided with a protection circuit 41 between them. The protection circuit 41 includes, for example, a diode 43 and a protection resistor 44. MOS like this
In the evaluation of the electrostatic withstand voltage of the structural semiconductor device, the breakdown mode largely depends on the breakdown of the oxide film of the semiconductor device. The equivalent circuit obtained by performing the package charging test on the semiconductor device of FIG. It can be considered as shown in the figure. Therefore, the power supply terminal V DD , ground terminal V SS and input / output terminal
The stress at the time of static elimination using any of the methods 42 will be discussed with reference to FIG.

第10図において、入出力端子に放電する際には、ダイ
オードD1の等価抵抗は、前記保護抵抗44とその他の抵抗
分を合わせた総合抵抗Rに比べて十分に小さいため、酸
化膜の容量Coxの両端の電圧はダイオードD1の応答時間
τ後に最大になると考えられる。この最大電圧が酸化膜
の最大電界強度より大きい場合に酸化膜の破壊が起きる
と考えられる。
In FIG. 10, when discharging to the input / output terminal, the equivalent resistance of the diode D1 is sufficiently smaller than the total resistance R obtained by combining the protection resistance 44 and the other resistances. Is considered to be maximum after the response time τ of the diode D1. When this maximum voltage is larger than the maximum electric field strength of the oxide film, it is considered that the oxide film is broken.

それ故、高電圧電源45を遮断するときにこの閉ループ
回路内にある程度の大きさを有する抵抗を挿入後、高電
圧電源45を遮断しない限り、放電時と大きさが等しく極
性の異なる静電気ストレスが半導体素子にかかり、正確
な評価が行なえない。また抵抗挿入のみでは、放電回路
の浮遊容量による結合で半導体素子にストレスがかかる
可能性がある。
Therefore, when the high-voltage power supply 45 is cut off, a resistor having a certain magnitude is inserted into this closed loop circuit. Since it involves a semiconductor device, accurate evaluation cannot be performed. Also, if only a resistor is inserted, stress may be applied to the semiconductor element due to the coupling due to the stray capacitance of the discharge circuit.

そこで、高電圧電源45の電圧降下速度を制御すること
により、除電する際に酸化膜にかかる電圧を最大電界強
度以下にすればよい。
Therefore, the voltage applied to the oxide film at the time of static elimination may be reduced to the maximum electric field strength or less by controlling the voltage drop rate of the high voltage power supply 45.

いま、高電圧電源45の降下速度をV(t)=kt(k:比
例定数)で制御すると仮定すると、高電圧電源遮断時に
酸化膜にかかる電圧Voxは、ダイオードD1の応答時間τ
に対しtτである時間tにおいて、 で表わされる。ここで、Cpは半導体装置のパッケージ容
量である。
Now, assuming that the falling speed of the high-voltage power supply 45 is controlled by V (t) = kt (k: proportional constant), the voltage Vox applied to the oxide film when the high-voltage power supply is cut off is the response time τ of the diode D1.
At time t, which is Is represented by Here, Cp is the package capacity of the semiconductor device.

(1)式において例えば、酸化膜容量Cox=0.5F、パ
ッケージ容量Cp=5pF、総合抵抗R=50Ω、比例定数k
=−6000kV/sec、及び酸化膜の破壊電圧値Vb=50Vとし
て、酸化膜にかかる電圧Voxが破壊電圧値Vbに達するま
での時間tを求めると、t=5.5μsecを得る。この時間
tは、ダイオードD1の応答時間τ≦5nsecに比較して十
分大きく、t=5nsecにおける酸化膜の電圧値はVox=2.
71×10-2Vである。
In equation (1), for example, oxide film capacitance Cox = 0.5F, package capacitance Cp = 5pF, total resistance R = 50Ω, proportional constant k
= -6000 kV / sec and the breakdown voltage Vb of the oxide film Vb = 50 V, the time t required for the voltage Vox applied to the oxide film to reach the breakdown voltage value Vb is t = 5.5 μsec. This time t is sufficiently longer than the response time τ ≦ 5 nsec of the diode D1, and the voltage value of the oxide film at t = 5 nsec is Vox = 2.
71 × 10 -2 V.

このように、電源端子VDDと接地端子VSS間に保護回路
41が挿入された入出力端子42を有する半導体装置に対す
る除電方法は、電圧降下速度とダイオードD1の応答速度
との関係により酸化膜へのストレスを軽減することが可
能となる。電源端子VDD及び接地端子VSSを介した除電方
法は、インピーダンスが非常に大きいため問題とならな
い。
Thus, the protection circuit between the power supply terminal V DD and the ground terminal V SS
The charge elimination method for the semiconductor device having the input / output terminal 42 into which the 41 is inserted makes it possible to reduce the stress on the oxide film due to the relationship between the voltage drop speed and the response speed of the diode D1. The static elimination method via the power supply terminal V DD and the ground terminal V SS has no problem because the impedance is very large.

上述のように電圧降下速度V(t)=ktにおいて、酸
化膜の破壊電圧値Vbに対し、|Vb|≫|Vox|となるような
比例定数kを求め、第11図に示すような|V(t)|≧|U
(t)|を満足する単調増加関数U(t)により、高電
圧電源遮断時の電圧降下速度を制御すれば、半導体素子
に大きなストレスを加えることなく除電を行なうことが
できる。
As described above, when the voltage drop rate V (t) = kt, the proportionality constant k that satisfies | Vb | ≫ | Vox | with respect to the breakdown voltage value Vb of the oxide film is obtained, as shown in FIG. V (t) | ≧ | U
If the voltage drop rate at the time of high-voltage power supply cutoff is controlled by the monotonically increasing function U (t) that satisfies (t) |, static electricity can be removed without applying a large stress to the semiconductor element.

以上のように、本実施例においては、除電バー34が放
電バー33に近接もしくは接触することがなく、したがっ
て放電バー33と除電バー34の機械的干渉のおそれがな
い。しかも、高電圧電源31−1遮断時の電圧降下速度を
制御することによって、半導体素子に大きなストレスを
与えることなく除電が可能となる。それ故、多種多様な
封止パツケージ形態を有する半導体装置に対応すること
ができ、その静電破壊現象を正確かつ容易に再現するこ
とができる。
As described above, in the present embodiment, the static elimination bar 34 does not approach or contact the discharge bar 33, and therefore, there is no possibility of mechanical interference between the discharge bar 33 and the static elimination bar 34. Moreover, by controlling the voltage drop rate when the high-voltage power supply 31-1 is shut off, it is possible to eliminate static electricity without applying a large stress to the semiconductor element. Therefore, it is possible to cope with semiconductor devices having various types of sealing packages, and it is possible to accurately and easily reproduce the electrostatic breakdown phenomenon.

第12図は本実施例の静電耐圧評価方法における変形例
を示す構成図である。
FIG. 12 is a configuration diagram showing a modification of the electrostatic withstand voltage evaluation method of the present embodiment.

この静電耐圧評価方法は保護回路を有するICカード51
に対し、放電バー52に除電バーの役割を兼ねさせたもの
である。この場合の静電耐圧評価装置は、放電バー52、
高電圧電源装置53、電極54及びテストバー55を有してお
り、高電圧電源装置53は高電圧電源53−1と図示しない
制御装置とを備えている。前記テストバー55は、ICカー
ド51の故障判定に用いない場合には、設ける必要はな
い。
This electrostatic withstand voltage evaluation method uses an IC card 51 having a protection circuit.
In contrast, the discharge bar 52 also serves as a charge elimination bar. The electrostatic withstand voltage evaluation device in this case includes a discharge bar 52,
A high-voltage power supply 53, an electrode 54, and a test bar 55 are provided. The high-voltage power supply 53 includes a high-voltage power supply 53-1 and a control device (not shown). The test bar 55 does not need to be provided when it is not used for failure determination of the IC card 51.

前記静電耐圧評価装置による試験シーケンスは、次の
〜のようにして行なわれる。
A test sequence by the electrostatic withstand voltage evaluation apparatus is performed as follows.

ICカード51を電極54上に固定する。 The IC card 51 is fixed on the electrode 54.

高電圧電源装置53により高電圧を印加する。 A high voltage is applied by the high voltage power supply 53.

放電バー52をICカード51の被試験端子51−1に接触
させ、放電試験を実施する。
The discharge test is performed by bringing the discharge bar 52 into contact with the terminal under test 51-1 of the IC card 51.

高電圧電源53−1を制御装置により所定の電圧降下
速度で接地電位にする。
The high voltage power supply 53-1 is set to the ground potential at a predetermined voltage drop rate by the control device.

放電バー52を上昇させ、被試験端子51−1から離す。Raise the discharge bar 52 and separate it from the terminal under test 51-1.

テストバー55をICカード51の被試験端子51−1を含
む全ての端子51−2に接触させ、ICカード51の故障判定
を行なう。
The test bar 55 is brought into contact with all the terminals 51-2 including the terminal under test 51-1 of the IC card 51, and the failure of the IC card 51 is determined.

このようにすれば、第1図(a),(b)の静電耐圧
評価方法とほぼ同様の作用及び利点が得られると共に、
放電バー52に除電バーの役割を兼ねさせたことにより、
静電耐圧評価装置の構成及び除電動作を簡単にすること
ができる。
In this manner, substantially the same operations and advantages as those of the electrostatic withstand voltage evaluation method shown in FIGS. 1A and 1B can be obtained.
By allowing the discharge bar 52 to also serve as a static elimination bar,
The configuration and the static elimination operation of the electrostatic withstand voltage evaluation apparatus can be simplified.

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、種々の変
形が可能であり、例えば次のような変形例が挙げられ
る。
The present invention is not limited to the illustrated embodiment, and various modifications are possible, for example, the following modifications.

(イ) 第1図(a),(b)及び第12図では、制御装
置を有する高電圧電源装置31,53を設けるものとした
が、電圧降下速度の制御が可能なものを用いるならば、
高電圧電源31−1,53−1のみを設けるだけでもよい。
(A) In FIGS. 1 (a), (b) and FIG. 12, the high voltage power supplies 31 and 53 having the control device are provided, but if a device capable of controlling the voltage drop rate is used. ,
Only the high voltage power supplies 31-1 and 53-1 may be provided.

(ロ) 第1図(a),(b)では除電バー34を4分割
するものとしたが、封止パッケージ等の形態に応じて4
分割以上、もしくはそれ以下に分割してもよい。
(B) In FIGS. 1 (a) and 1 (b), the static elimination bar 34 is divided into four parts.
It may be divided into more than or less than the division.

(ハ) 半導体素子は保護回路41を有するならば、第9
図のものに限定されるものではない。また、保護回路41
の構成も図示のものに限らず、異なった構成の保護回路
を有する種々の半導体装置に対して本発明の適用が可能
である。
(C) If the semiconductor device has the protection circuit 41, the ninth
It is not limited to the illustrated one. In addition, the protection circuit 41
Is not limited to that shown in the figure, and the present invention can be applied to various semiconductor devices having protection circuits of different configurations.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明によれば、放電バ
ー接触工程で放電バーを半導体装置の被試験端子に接触
させた状態を維持した状態で、該半導体装置の被試験端
子を除いた少なくとも1つの端子に除電バーを接触さ
せ、該半導体装置に印加された第1の電圧を降下させて
いる。そのため、除電バーが半導体装置の端子に接触す
るときには、放電バーが被試験端子に接触しているの
で、該半導体装置に電荷が蓄積されてしまうことがな
く、精度の良い試験が行なえる。その上、放電バーと除
電バーは、同一の端子に接触しないので、これら両バー
間に機械的干渉が生じない。
(Effects of the Invention) As described above in detail, according to the present invention, the test of the semiconductor device is performed while the discharge bar is kept in contact with the terminal to be tested in the discharge bar contact step. The static elimination bar is brought into contact with at least one terminal excluding the terminal to reduce the first voltage applied to the semiconductor device. Therefore, when the static elimination bar contacts the terminal of the semiconductor device, the discharge bar is in contact with the terminal to be tested, so that charges are not accumulated in the semiconductor device, and a highly accurate test can be performed. In addition, since the discharge bar and the static elimination bar do not contact the same terminal, no mechanical interference occurs between the two bars.

したがって、多種多様な封止パッケージ形態を有する
半導体装置に対する静電耐圧評価試験を正確かつ容易に
行なうことができ、市場フィールドで発生する半導体装
置の静電破壊現象を忠実に再現できる。
Therefore, it is possible to accurately and easily perform an electrostatic withstand voltage evaluation test on semiconductor devices having a variety of sealing package forms, and to faithfully reproduce an electrostatic breakdown phenomenon of a semiconductor device that occurs in a market field.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a),(b)は本発明の実施例における静電耐
圧評価装置の静電耐圧評価方法を示し、同図(a)は平
面図及び同図(b)はブロック図、第2図は従来の静電
耐圧評価装置の静電耐圧評価方法を示すブロック図、第
3図は第2図の静電耐圧評価装置の斜視図、第4図は従
来のICカードの静電耐圧評価方法を示す構成図、第5図
は放電バー先端長さに対する破壊耐圧データ図、第6図
(a),(b)は放電バーの形状図で、同図(a)はDI
Pタイプ及び同図(b)はフラットタイプを示し、第7
図は従来のフラットパッケージ形半導体装置の静電耐圧
評価方法を示す構成図、第8図は第7図のA部拡大図、
第9図は保護回路を有する半導体素子の回路図、第10図
は第9図の半導体素子を有する半導体素子の静電耐圧評
価試験を施すときの等価回路図、第11図は電圧降下速度
の制御関数図、第12図は本発明の実施例の静電耐圧評価
方法における変形例を示す構成図である。 31,53……高電圧電源装置、31−1〜53−1……高電圧
電源、32,54……電極、33,52……放電バー、34……除電
バー、36……半導体装置、36−1,51−1……被試験端
子、36−2,51−2……端子、41……保護回路、42……入
出力端子、VDD……電源端子、VSS……接地端子、51……
ICカード。
1 (a) and 1 (b) show an electrostatic withstand voltage evaluation method of an electrostatic withstand voltage evaluation device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a plan view and FIG. 1 (b) is a block diagram. 2 is a block diagram showing an electrostatic withstand voltage evaluation method of the conventional electrostatic withstand voltage evaluation device, FIG. 3 is a perspective view of the electrostatic withstand voltage evaluation device of FIG. 2, and FIG. FIG. 5 is a structural diagram showing the evaluation method, FIG. 5 is a breakdown voltage data diagram with respect to the length of the discharge bar tip, FIGS. 6 (a) and (b) are shape diagrams of the discharge bar, and FIG.
The P type and FIG. 7B show a flat type,
FIG. 1 is a configuration diagram showing a method for evaluating the electrostatic withstand voltage of a conventional flat package type semiconductor device. FIG. 8 is an enlarged view of a portion A in FIG.
9 is a circuit diagram of a semiconductor device having a protection circuit, FIG. 10 is an equivalent circuit diagram when an electrostatic withstand voltage evaluation test is performed on the semiconductor device having the semiconductor device of FIG. 9, and FIG. FIG. 12 is a configuration diagram showing a modification of the electrostatic withstand voltage evaluation method according to the embodiment of the present invention. 31,53 high-voltage power supply device, 31-1 to 53-1 high-voltage power supply, 32,54 electrode, 33,52 discharge bar, static elimination bar, 36 semiconductor device 36-1, 51-1 ... terminal under test, 36-2, 51-2 ... terminal, 41 ... protection circuit, 42 ... input / output terminal, V DD ... power supply terminal, V SS ... ground terminal , 51 ……
IC card.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】電源端子と接地端子と入出力端子とを有す
る半導体装置に、高電圧電源により第1の電圧を印加す
る工程と、 前記電源端子と前記接地端子と前記入出力端子との内の
被試験端子に、第2の電圧が印加された放電バーを接触
させる放電バー接触工程と、 前記放電バー接触工程で前記放電バーを前記被試験端子
に接触させた状態を維持した状態で、前記電源端子と前
記接地端子と前記入出力端子との内、前記被試験端子を
除いた少なくとも1つの端子に除電バーを接触させる工
程と、 前記除電バーが接触した前記半導体装置に印加された前
記第1の電圧を降下させ、前記除電バーを介して前記半
導体装置に帯電した電荷を除去し、前記半導体装置の故
障を判定する工程とを有することを特徴とする静電耐圧
評価方法。
A step of applying a first voltage to a semiconductor device having a power supply terminal, a ground terminal, and an input / output terminal by a high-voltage power supply; A discharge bar contact step of contacting a discharge bar to which a second voltage is applied with the terminal under test, and a state in which the discharge bar is kept in contact with the terminal under test in the discharge bar contact step, Contacting a static elimination bar with at least one of the power supply terminal, the ground terminal, and the input / output terminal except for the terminal under test; and applying the static elimination bar to the semiconductor device contacted by the static elimination bar. Lowering a first voltage to remove a charge on the semiconductor device through the static elimination bar, and determining a failure of the semiconductor device.
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