《系统与芯片ESD防护的协同设计》 —2.2.2　50Ω的HMM装置

2.2.2　50Ω的HMM装置

　　可选的第三种HMM装置使用50Ω ESD脉冲源（图2.19）。应力用同轴线加到安装了DUT的测试板上。起初提出这一装置，是为了提高所加应力脉冲的重复性[35]以去除ESD枪的问题且能够可靠地测量HMM应力期间的电压和电流。类似于其他HMM装置，DUT可在通电条件下测试。在这种情形下，DUT的电源引脚配置了接地旁路电容以解耦电源线。

图2.19　50ΩHMM装置[30]

　　50 Ω HMM装置中的反射影响是一个重要问题。50 Ω HMM测试仪的源阻抗比ESD枪低得多。源阻抗的差异影响50 Ω HMM装置的测试结果。ESD防护器件的导通态通常只有几欧姆的低阻抗。这导致在导通器件与测试仪源阻抗之间的阻抗失配。

　　HMM应力电流会有部分反射回脉冲发生器，对脉冲发生器电流造成干扰（图2.20）。这导致在HMM应力电流衰减后负电流的出现。与DUT电阻是否匹配，会形成不相同的电流波形

（图2.21）。这些反射会影响器件的失效水平。因此，与以IEC 61000-4-2放电电路作为HMM应力源的测试没有相关性。如果50 Ω的匹配阻抗与DUT相连，那么这些干扰就不会发生。这一现象的详细分析在本章稍后给出。

图2.20　50ΩHMM装置电路原理图（TL1是给脉冲整形的传输线）

图2.21　DUT阻抗对50 Ω HMM测试仪器的反射影响仿真，DUT用1 Ω和50 Ω电阻表示

a）通过DUT的电流　b）通过TL1的电流

　　采用IEC 61000-4-2放电电路的HMM装置（图2.22）阻抗为330 Ω，这与ESD枪相似。所以，在50 ΩHMM装置中观察到的那种反射类型不会发生。相对于任何ESD枪，这种HMM测试仪的主要优势在于其放电模块紧凑的尺寸和形状。它能方便地安装在晶圆级测量装置中。这使得在ESD防护设计的早期阶段就可进行HMM表征。此外，此模块的设计限制了HMM测试期间电磁场的辐射。另外，放电也可以通过连接器加到应用板上。应力电流符合IEC 61000-4-2标准和HMM标准的做法。