ESD耐受性試驗是評估元件對靜電放電(ElectroStatic Discharge)耐受性的試驗。人體或設備上累積的靜電流入元件端子時,會瞬間造成閘極絕緣膜崩潰或接面熔融等破壞,因此要在標準化的條件下量測元件能承受多大的放電。
主要模式有2種。HBM(Human Body Model:人體放電模式)模擬帶電的人接觸元件的情境,讓100pF的電容經由1.5kΩ放電。放電時間為微秒級,相對和緩。CDM(Charged Device Model:元件充電模式)則模擬元件本身在搬送中因摩擦而帶電、在接觸接地物的瞬間放電的情境。其放電路徑的阻抗極低,會在奈秒級時間內流過數安培的電流。
在現代的量產現場,CDM較受重視。來自人體的放電可藉由作業人員的靜電手環或離子產生器(ionizer)等管理來防範,但自動搬送之元件本身的帶電卻難以避免。另一個背景是,隨著微縮,閘極絕緣膜變薄,對短時間大電流的耐受性也隨之下降。
元件端的對策是在輸入輸出端子設置ESD保護電路。以二極體或GGNMOS(閘極接地NMOS)建立放電路徑,在電流流入內部電路之前將電荷導走。但保護電路會成為寄生電容而劣化高速訊號的特性,因此在高頻、高速介面中,保護能力與訊號品質之間的取捨是設計上的難題。
評估是以專用的ESD模擬器逐步施加到規定電壓,並以漏電流的變化判定是否破壞。合格水準的參考值為HBM數kV、CDM數百V等級,但要求值會依用途與產品世代而變。相關現象還有閂鎖效應,以另一套規範進行評估。