ESD model

반도체 장치에는 ESD 보호 회로가 있다.

신뢰성 요구 사항을 보장하기 위해서는 부품을 검증해야는데, 여기에 표준화된 ESD 테스트가 필요하다. 

ESD 테스트에는 Human body model(HBM), Charge device model (CDM) 및 Machine model (MM)의 세 가지 주요 테스트 모델이 있다. 

 

1. HBM은 가장 오래되고 가장 일반적인 ESD 형태이다. 이름 그대로 전하를 축적하고 있는 사람을 moeling 했다.
   사람을 ESD측면에서  100pF에 1.5Kohm 정의하고, 하고 여기에 충전된 전하가 방전하는 형태를 HBM이라고 한다.  

(a) Human body cause a electric discharge on a “device under test” (DUT)

(b) the equivalent circuits used to test the discharge sensitivity of a device based on human body model

 

 

2. CDM은 Device에 충전된 전하가 방전하면서 생길수 있는 파형을 모델링 한것이다. 

  CDM 전류는 방전을 제한하는 경로에 전류 제한 저항이 없기 때문에 HBM 전류보다 높다. 500V 테스트 전압의 경우 전류 파형 상승 시간은 일반적으로 약 400ps이며 최대 전류는 약 6A이며 1.5 ~ 2ns이다. 1000V 테스트 전압의 경우 피크 전류 크기는 약 12A이다. 

Device에 충전된 전하가 핀셋을 통해 빠져나간다.

 

3. MM : 초기 waveform의 rising time이  HBM과 비슷하다.  이 모델은 일본에서  가장 worst한 HBM으로 시작되었다.

기계 모델(MM)은 금속 프레임 또는 공구와 같은 전도성 물질의 배출을 가정하고 만들었다.  

 

 

 

 

 

아래 그림은 세가지 모델 simulated circut을 비교했다.

 

ESD model equivalent circuit

세가지 파형을 비교 하면 아래 그림과 같다.

ESD model 파형비교

• CDM 모델의 피크 전류는 훨씬 높다.
• CDM 파형주기가 훨씬 빠르다.
• MM과 CDM은 모두 negative peak 가지고 있다.

 

각 ESD model에 대해 각 회사마다 요구하는 수준이 다르다.

예로, Display 장치에 들어가는 반도체의 경우 HBM 2KV, CDM 500V, MM 200V 를 만족해야 한다.  

 

최근 MM은 JEDEC 표준에서 삭제 됐다.

다음 포스팅에서는 MM이 표준에서 사라진 이유에 대해서 알아보자.

 

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