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干货分享 | 半导体良率提升关键：基于JEDEC标准的Latch Up测试
原创
2025-10-16 17:00:00
技术文章
作者： SGS_SEMI
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作为半导体器件的潜在致命隐患，Latch Up（闩锁效应）一直是电子行业可靠性测试的重点。今天，SGS带你深入揭秘这个“隐形杀手”，并详解国际权威标准JEDEC JESD78F.02如何通过科学的测试方法，为芯片安全筑起坚固防线。
闩锁效应（Latch Up）：芯片内部的“雪崩”
Latch Up是指集成电路在异常电压或电流触发下，内部寄生结构（如晶闸管PNPN、双极晶体管BJT或ESD保护元件）被激活，形成持续低阻抗路径，导致异常大电流（可达数百毫安）从电源流向地。即使触发条件移除，电流仍持续，直至器件过热或物理损坏。
典型触发场景：
- 信号引脚注入过流/过压（如静电放电、电源浪涌）；
- 电源引脚电压瞬变超过器件耐受极限；
- 高温环境下寄生结构阈值降低（如结温接近最大工作温度Tjmax）。
危害有多严重？
- 物理损坏：硅片熔融、金属互连熔断、封装材料热损伤（EIPD，电诱导物理损坏）；
- 系统级故障：引发设备死机、数据丢失，甚至引发汽车电子、医疗设备等关键领域的安全事故；
- 可靠性风险：导致 “无故障发现（NTF）” 问题，增加售后维修成本和品牌声誉损失。
破解之道——JEDEC JESD78F.02标准的两大核心测试
为了有效评估芯片抗Latch Up的能力，JEDEC制定了全球通用的测试标准JESD78F.02。该标准定义了两种核心测试方法，覆盖芯片所有引脚类型，模拟真实应用中的极端应力场景。
（1）信号引脚测试（Signal Pin Test）
■ 目标：验证信号引脚（输入/输出/双向引脚）对过流 / 过压的免疫能力。
- I-Test（电流注入法）：强制注入正/负电流脉冲 (如±100mA)，同时限制电压在1.5×VmaxOP和MSV（最大应力电压）中的较小值以下，避免非闩锁损伤。
- E-Test（电压注入法）：施加正/负电压脉冲 (如1.5×VmaxOP)，限制电流在预设阈值（如100mA），适用于高阻抗输入或低电压器件。
■ 测试流程：
1. 引脚分组（输入/输出），预处理至逻辑高/低状态（VmaxOP/VminOP）；
2. 施加脉冲；
3. 监测电源电流，达到以下条件则判定闩锁触发：
a 测试后电流值超出测试前电流值10mA；
b 测试后电流值超过测试前电流值的1.4倍。
信号引脚测试流程图
（2）电源引脚测试（Supply Test）
■ 目标：评估电源引脚对过电压的耐受能力。
- 方法：对电源引脚施加1.5×VmaxSUP或MSV的电压脉冲（哪个更低），同时限流设置为Ilimit=100mA+Inom（Inom为标称电流）或1.5倍Inom（哪个更高）。
- 关键参数：避免电源因过流崩溃，需设置合理电流限制，确保测试有效性。
■ 测试流程：
1. 上电：按照指定的上电顺序给设备上电；
2. 测量标称供电电流：在最大供电电压VmaxSUP下测量每个供电引脚（或供电引脚组）的Isupply；
3. 施加触发电压，并在此期间量测应力电源（Stress Supply）的电流、电压，以及相关电源引脚的电压（Vsupply(s)）；
4. 监测电源电流，达到以下条件则判定闩锁触发：
a 测试后电流值超出测试前电流值10mA；
b 测试后电流值超过测试前电流值的1.4倍。
电源引脚测试流程图
为什么Latch Up测试是非做不可的 “防线”？
进行符合JEDEC JESD78F.02标准的Latch Up测试，绝非可有可无，而是贯穿芯片研发、量产到市场准入的核心环节。
（1）可靠性认证的 “准入门槛”
- 等级划分：根据测试结果，器件可划分为免疫等级A（高可靠性）或B（基础等级），并标注温度分类（Class I/II，Class II需在Tjmax下测试）。
- 行业合规：满足汽车电子（如AEC-Q100）、工业控制等领域对器件抗干扰能力的强制要求。
Latch Up免疫等级划分（注：如有特殊需求，可以采取更严苛条件执行测试。）
（2）研发与量产的 “质量防线”
- 设计优化：在芯片研发阶段定位寄生结构缺陷，指导版图优化（如增加保护环、调整阱结构）；
- 量产管控：通过抽样测试（最小3件样品）筛查工艺波动导致的闩锁风险，避免批量缺陷；
- 失效分析：结合脉冲源验证和热成像技术，精准定位失效引脚或结构。
（3）成本与风险的 “平衡点”
- 早期测试成本仅为现场失效维修成本的1/100，尤其对复杂SoC、功率器件等高价值产品至关重要；
- 符合JEDEC标准的测试报告可直接用于客户审核，缩短产品上市周期。
SGS专业服务：从标准到落地的全流程支持
作为国际公认的测试、检验和认证机构，SGS依据JEDEC JESD78F.02标准，可为你提供：
- 定制化测试方案：针对特殊引脚设计专属测试流程，规避误判风险；
- 高精度测试设备：配备带温度控制的闩锁测试仪，支持宽温域测试，满足Class II严苛要求；
- 权威合规报告：出具含免疫等级、温度分类及失效分析的中英文报告，助力产品全球市场准入。
本文著作权归SGS所有，商业转载请联系获得正式授权，非商业请注明出处
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