LATCHUP测试分析

闩锁效应（latch up）闩锁效应（latch up）是CMOS必须注意的现象，latch我认为解释为回路更合适，大家以后看到latch up就联想到在NMOS与PMOS里面的回路，其实你就懂了一半了.为什么它这么重要？因为它会导致整个芯片的失效，所以latch up是QUAL测试的一种，并且与ESD（静电防护）紧密相关。

第一部分 latch up的原理我用一句最简单的话来概括，大家只要记住这句话就行了：latch－up是PNPN的连接，本质是两个寄生双载子transisitor的连接，每一个transistor的基极（base）与集极（collector）相连，也可以反过来说，每一个transistor的集极（collector）与另一个transistor的基极（base）相连，形成positive feedback loop（正回馈回路）,下面我分别解释。

我们先复习什么是npn，如图1，在n端加正偏压，np之间的势垒就会降低，n端电子为主要载流子，于是电子就很开心地跑到p,其中有一部分电子跑得太开心了，中间的p又不够厚，于是就到pn的交界处，这时右边的n端是逆偏压，于是就很容易就过去了。

所以，左边的n为射极（emmiter，发射电子），中间P为基极（base），右边n为集极(collector,收集电子嘛）理解了npn，那么pnp就好办，如图2。

图2清楚的表示了latch up的回路。

左边是npn，右边是pnp，图3是电路示意图。

大家可以看出，P－sub既是npn的基极，又是pnp的集极；n－well既是既是pnp的基极，又是npn的集极，所以说，每一个transistor的集极（collector）与另一个transistor的基极（base）相连。

那么电流怎么走呢？比如在P＋加5V-->电洞被从P＋推到N well-->越过n well再到p sub-->这个时候，大家注意，电洞有两条路可走，一是跑到NMOS的N＋，二是跑到旁边的Nwell，nwell比n＋深，当然更好去，所以电洞又回去了。

latch up测试标准Latch up是指集成电路中的一种失效现象，当一个晶体管或器件被误用时，或由于外界干扰等原因导致，会出现电流过大的现象，从而导致电路失效或损坏。

Latch up测试是为了验证电路的稳定性和可靠性，以确保电路能够正常工作并长期稳定运行。

Latch up是一种瞬态故障，通常发生在集成电路中存在PNPN结构的电路，例如CMOS电路或双极性晶体管。

这种结构使得电路在特定条件下会形成一个自反馈回路，导致电流大幅度增加，进而导致电路失效。

Latch up测试通常包括以下步骤：1.设计电路：首先，在设计电路时需要充分考虑到避免触发Latch up现象的条件。

例如，采用合适的工艺参数和结构设计，选择适当的尺寸和电流容限，并避免形成PNPN结构的电路。

2.模拟仿真：使用电路仿真软件进行模拟分析，验证设计电路的稳定性和可靠性。

通过模拟仿真，可以观察电路在边界条件下是否可能出现Latch up现象。

3.制造过程控制：在芯片制造过程中，需要严格控制工艺参数和制造流程，以确保电路的稳定性。

例如，控制晶体管制造的掺杂浓度、尺寸和位置，避免PNPN结构的形成。

4.电流注入测试：进行电流注入测试是验证电路是否存在Latchup现象的重要步骤。

通常，将高电压施加到电路的输入、输出端口，然后测量电路中的电流变化。

如果电流显著增加，就说明电路存在Latch up现象。

5.温度测试：温度是影响电路稳定性的重要因素，因此进行温度测试可以验证电路在不同温度条件下的工作情况。

在温度测试中，可以观察电路在不同温度下的电流变化和稳定性。

6.电压应力测试：电压应力测试是在电路上施加不同的电压，并监测电流的变化。

通过电压应力测试，可以验证电路在不同电压条件下的稳定性和可靠性。

7.压耐测试：压耐测试是对电路进行高电压的耐受能力测试。

在压耐测试中，会施加高于设计电压的电压，并观察电路的稳定性和可靠性。

如果电路能够正常工作且没有失效，说明电路具有良好的压耐性能。

latchup考核标准一、考核目的LATCHUP考核旨在评估员工在工作中对LatchUp知识的掌握程度和应用能力，以确保员工能够胜任相关岗位的工作，提高工作效率和质量。

二、考核范围tchUp基础知识：包括LatchUp定义、基本原理、特点等。

tchUp应用技能：包括LatchUp在电路设计、调试、测试等方面的应用技能。

3.实际案例分析：根据实际工作场景，对LatchUp应用案例进行分析和解决。

三、考核标准1.知识掌握程度：a.正确回答LatchUp基础知识试题的比例；b.能够运用LatchUp基础知识进行电路设计，说明其原理和应用；c.能够运用LatchUp基础知识解决实际工作中的问题，提供合理有效的解决方案。

2.技能应用能力：a.完成LatchUp电路调试的时间和成功率；b.能够在团队中有效协作，与其他成员共同完成LatchUp电路的设计和调试；c.能够根据实际需求，选择合适的LatchUp技术进行电路设计。

3.案例分析能力：a.对实际工作场景中的LatchUp应用案例分析的准确性和全面性；b.能够提出有效的解决方案，并得到实际验证；c.能够总结经验教训，为今后的工作提供参考。

四、考核方式1.笔试：通过试卷形式，测试员工对LatchUp基础知识和技能的掌握程度。

2.实践操作：员工在实际工作中应用LatchUp技术进行电路设计、调试和测试，展示技能应用能力。

3.案例分析：员工对实际工作场景中的LatchUp应用案例进行分析和解决，展示案例分析能力。

五、考核周期和评分标准1.考核周期：每季度进行一次LATCHUP考核，以确保员工能够及时了解自己的不足之处并加以改进。

2.评分标准：根据考核结果，员工将获得相应的分数和评级。

分数越高，评级越高，说明员工在LATCHUP方面的表现越好。

具体的评分标准如下：a.优秀（90分以上）：表现出色，能够熟练运用LatchUp技术进行电路设计、调试和测试，同时具备较强的案例分析能力；b.良好（80-89分）：表现良好，具备一定的LatchUp技能应用能力和案例分析能力，但仍需继续提高；c.一般（70-79分）：需要加强学习，具备一定的LatchUp基础知识，能够完成基本的电路设计和调试任务；d.待提高（70分以下）：需要加强学习和实践，尽快掌握LatchUp技术。

闩锁效应（latch up）闩锁效应（latch up）是CMOS必须注意的现象，latch我认为解释为回路更合适，大家以后看到latch up就联想到在NMOS与PMOS里面的回路，其实你就懂了一半了.为什么它这么重要因为它会导致整个芯片的失效，所以latch up是QUAL测试的一种，并且与ESD（静电防护）紧密相关。

第一部分latch up的原理我用一句最简单的话来概括，大家只要记住这句话就行了：latch－up是PNPN的连接，本质是两个寄生双载子transisitor的连接，每一个transistor的基极（base）与集极（collector）相连，也可以反过来说，每一个transistor的集极（collector）与另一个transistor的基极（base）相连，形成positive feedback loop（正回馈回路）,下面我分别解释。

我们先复习什么是npn，如图1，在n端加正偏压，np之间的势垒就会降低，n端电子为主要载流子，于是电子就很开心地跑到p,其中有一部分电子跑得太开心了，中间的p又不够厚，于是就到pn的交界处，这时右边的n端是逆偏压，于是就很容易就过去了。

所以，左边的n为射极（emmiter，发射电子），中间P为基极（base），右边n为集极(collector,收集电子嘛）理解了npn，那么pnp就好办，如图2。

图2清楚的表示了latch up的回路。

左边是npn，右边是pnp图3是电路示意图。

大家可以看出，P－sub既是npn的基极，又是pnp的集极；n－well既是既是pnp的基极，又是npn的集极，所以说，每一个transistor的集极（collector）与另一个transistor的基极（base）相连。

那么电流怎么走呢比如在P＋加5V-->电洞被从P＋推到N well-->越过n well再到p sub-->这个时候，大家注意，电洞有两条路可走，一是跑到NMOS的N＋，二是跑到旁边的Nwell，nwell比n＋深，当然更好去，所以电洞又回去了。

latch up标准Latch-up是一个电路问题，可能会导致芯片失效，因此在芯片的可靠性测试中是一个很重要的问题。

带有负反馈的集成电路在不适当的使用下可能引起电路中的正反馈回路，使其失去控制，这种情况称为Latch-up。

Latch-up出现在芯片设计不合理或者工艺制备工艺不合理的情况下，Latch-up会导致芯片销毁。

因此，研究Latch-up现象并提高集成电路的可靠性，是集成电路工业和学术界都十分关注的问题。

Latch-up的现象和成因Latch-up的发生表现为电路的电压和电流异常增大，导致芯片工作不正常，性能下降，甚至烧毁芯片。

Latch-up的形成主要是由于CMOS工艺兼容性等方面的原因，导致PNP及NPN晶体管集成电路中的短路问题。

CMOS技术在很大程度上取代了传统的NMOS技术，CMOS电路中经常使用P-型场效应晶体管，使得Latch-up问题变得更加复杂。

CMOS集成电路中，源漏极之间有一个隔离电阻，若该电阻失效或范围不够大，定向之间的反馈回路就会让某一个晶体管变成双极晶体管，当该点电流过大时就会导致芯片失效。

还有一些因素也能触发Latch-up现象，如操作温度、操作电源电压的大小、进入和退出Latch-up的时间等等，这些因素都有可能导致Latch-up的发生。

测试方法与标准Latch-up研究需要精细的实验手段和测试方法。

为了保证实验可重复性，需要遵循ISO 7637、IEC 61000-4-2等标准在电路板中注入不同强度的电源干扰，然后测试芯片的响应情况。

使用器件特征活检，必须采用复杂的特性打印和曲线分析技术进行测试，以识别和量化特定器件的Latch-up行为。

国家实验室的研究人员利用美国无分类信息法最高机密产生的独特电信号，对各种电路进行了Latch-up分析测试。

在这个过程中，研究人员考虑了多种因素，例如工艺、设计、芯片面积和材料。

在实验结果中，他们观察到Latch-up电流可以达到几个安培特级，芯片温度可能会上升到数百摄氏度。