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干貨分享 | 半導體良率提升關鍵：基于JEDEC標準的Latch Up測試
原創
2025-10-16 17:00:00
技術文章
作者： SGS_SEMI
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作為半導體器件的潛在致命隱患，Latch Up（閂鎖效應）一直是電子行業可靠性測試的重點。今天，SGS帶你深入揭秘這個“隱形殺手”，并詳解國際權威標準JEDEC JESD78F.02如何通過科學的測試方法，為芯片安全筑起堅固防線。
閂鎖效應（Latch Up）：芯片內部的“雪崩”
Latch Up是指集成電路在異常電壓或電流觸發下，內部寄生結構（如晶閘管PNPN、雙極晶體管BJT或ESD保護元件）被激活，形成持續低阻抗路徑，導致異常大電流（可達數百毫安）從電源流向地。即使觸發條件移除，電流仍持續，直至器件過熱或物理損壞。
典型觸發場景：
- 信號引腳注入過流/過壓（如靜電放電、電源浪涌）；
- 電源引腳電壓瞬變超過器件耐受極限；
- 高溫環境下寄生結構閾值降低（如結溫接近最大工作溫度Tjmax）。
危害有多嚴重？
- 物理損壞：硅片熔融、金屬互連熔斷、封裝材料熱損傷（EIPD，電誘導物理損壞）；
- 系統級故障：引發設備死機、數據丟失，甚至引發汽車電子、醫療設備等關鍵領域的安全事故；
- 可靠性風險：導致 “無故障發現（NTF）” 問題，增加售后維修成本和品牌聲譽損失。
破解之道——JEDEC JESD78F.02標準的兩大核心測試
為了有效評估芯片抗Latch Up的能力，JEDEC制定了全球通用的測試標準JESD78F.02。該標準定義了兩種核心測試方法，覆蓋芯片所有引腳類型，模擬真實應用中的極端應力場景。
（1）信號引腳測試（Signal Pin Test）
■ 目標：驗證信號引腳（輸入/輸出/雙向引腳）對過流 / 過壓的免疫能力。
- I-Test（電流注入法）：強制注入正/負電流脈沖 (如±100mA)，同時限制電壓在1.5×VmaxOP和MSV（最大應力電壓）中的較小值以下，避免非閂鎖損傷。
- E-Test（電壓注入法）：施加正/負電壓脈沖 (如1.5×VmaxOP)，限制電流在預設閾值（如100mA），適用于高阻抗輸入或低電壓器件。
■ 測試流程：
1. 引腳分組（輸入/輸出），預處理至邏輯高/低狀態（VmaxOP/VminOP）；
2. 施加脈沖；
3. 監測電源電流，達到以下條件則判定閂鎖觸發：
a 測試后電流值超出測試前電流值10mA；
b 測試后電流值超過測試前電流值的1.4倍。
信號引腳測試流程圖
（2）電源引腳測試（Supply Test）
■ 目標：評估電源引腳對過電壓的耐受能力。
- 方法：對電源引腳施加1.5×VmaxSUP或MSV的電壓脈沖（哪個更低），同時限流設置為Ilimit=100mA+Inom（Inom為標稱電流）或1.5倍Inom（哪個更高）。
- 關鍵參數：避免電源因過流崩潰，需設置合理電流限制，確保測試有效性。
■ 測試流程：
1. 上電：按照指定的上電順序給設備上電；
2. 測量標稱供電電流：在最大供電電壓VmaxSUP下測量每個供電引腳（或供電引腳組）的Isupply；
3. 施加觸發電壓，并在此期間量測應力電源（Stress Supply）的電流、電壓，以及相關電源引腳的電壓（Vsupply(s)）；
4. 監測電源電流，達到以下條件則判定閂鎖觸發：
a 測試后電流值超出測試前電流值10mA；
b 測試后電流值超過測試前電流值的1.4倍。
電源引腳測試流程圖
為什么Latch Up測試是非做不可的 “防線”？
進行符合JEDEC JESD78F.02標準的Latch Up測試，絕非可有可無，而是貫穿芯片研發、量產到市場準入的核心環節。
（1）可靠性認證的 “準入門檻”
- 等級劃分：根據測試結果，器件可劃分為免疫等級A（高可靠性）或B（基礎等級），并標注溫度分類（Class I/II，Class II需在Tjmax下測試）。
- 行業合規：滿足汽車電子（如AEC-Q100）、工業控制等領域對器件抗干擾能力的強制要求。
Latch Up免疫等級劃分（注：如有特殊需求，可以采取更嚴苛條件執行測試。）
（2）研發與量產的 “質量防線”
- 設計優化：在芯片研發階段定位寄生結構缺陷，指導版圖優化（如增加保護環、調整阱結構）；
- 量產管控：通過抽樣測試（最小3件樣品）篩查工藝波動導致的閂鎖風險，避免批量缺陷；
- 失效分析：結合脈沖源驗證和熱成像技術，精準定位失效引腳或結構。
（3）成本與風險的 “平衡點”
- 早期測試成本僅為現場失效維修成本的1/100，尤其對復雜SoC、功率器件等高價值產品至關重要；
- 符合JEDEC標準的測試報告可直接用于客戶審核，縮短產品上市周期。
SGS專業服務：從標準到落地的全流程支持
作為國際公認的測試、檢驗和認證機構，SGS依據JEDEC JESD78F.02標準，可為你提供：
- 定制化測試方案：針對特殊引腳設計專屬測試流程，規避誤判風險；
- 高精度測試設備：配備帶溫度控制的閂鎖測試儀，支持寬溫域測試，滿足Class II嚴苛要求；
- 權威合規報告：出具含免疫等級、溫度分類及失效分析的中英文報告，助力產品全球市場準入。
本文著作權歸SGS所有，商業轉載請聯系獲得正式授權，非商業請注明出處
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