在集成电路制造、测试和应用过程中，电气过应力（Electrical Overstress，EOS）是导致芯片失效的最常见原因之一。据行业统计，EOS相关损伤占半导体器件场内返修的20%~40%。不同于瞬态的ESD（静电放电），EOS通常持续时间更长、能量更高，可源于电源异常、浪涌、误操作或系统级过载。芯片级EOS测试通过模拟这些过应力场景，评估内部结构耐受能力，帮助设计师优化防护、提升产品鲁棒性，在先进制程和车规级芯片领域尤为关键。
EOS测试原理
芯片级EOS测试主要采用传输线脉冲（TLP）技术，模拟长脉冲过应力。
核心原理：
- 使用方波脉冲（宽度100ns~数μs）逐步增加幅度。
- 实时测量器件电压/电流响应，绘制I-V曲线。
- 识别触发电压（Vt1）、保持电压（Vh）和二次击穿电流（It2）。
Very Fast TLP（VF-TLP）用于更短脉冲（<10ns），桥接ESD与EOS。
EOS vs ESD对比
| 项目 | ESD（静电放电） | EOS（电气过应力） |
|---|---|---|
| 持续时间 | ns级（<200ns） | 100ns ~ ms级 |
| 能量水平 | 低（mJ级） | 高（J级） |
| 波形特征 | 尖峰瞬态 | 矩形或长脉冲 |
| 损伤特征 | 局部击穿、薄层熔融 | 大面积熔融、金属重构 |
| 测试方法 | HBM/MM/CDM | TLP、长脉冲曲线追踪 |
| 防护重点 | 瞬态钳位二极管/SCR | 稳压、限流、系统级保护 |
EOS损伤更具破坏性，常导致灾难性失效。
测试流程
典型芯片级EOS测试步骤：
- 引脚组合定义：I/O to VDD/VSS、VDD to VSS等。
- 脉冲施加：从低幅度开始步进，记录漏电流。
- 曲线分析：提取关键参数，判定耐受阈值。
- 失效后验证：电参数漂移>10%或功能丢失。
- 结合失效分析：FIB/TEM观察损伤位置。
参考标准：JESD78（Latch-up）、ANSI/ESDA/JEDEC JS-001（ESD）扩展至EOS。
常见失效模式
EOS常导致以下损伤：
- 栅氧击穿：高电压下氧化层永久破坏。
- 金属熔融/重构：过电流引起互联层熔断或铝迁移。
- PN结烧毁：热积累导致结区熔化。
- 寄生晶闸管触发：Latch-up后二次击穿。
芯片级EOS测试原理及失效模式分析是提升集成电路抗过应力能力的关键，通过TLP等精准表征，帮助企业识别防护薄弱点、优化设计，避免生产和应用中的高能量损伤风险，在高可靠性领域发挥重要作用。
深圳汇策作为专业第三方检测机构，提供芯片级EOS测试服务，配备先进TLP/VF-TLP系统及曲线追踪仪，支持晶圆级/封装级全引脚EOS耐受评估、失效模式分析及防护优化验证。我们助力客户提升芯片鲁棒性，确保产品满足AEC-Q100、工业级等严苛要求。
