國家標準GB/T4937.28《半導體器件機械和氣候試驗方法

第28部分：靜電放電（ESD）敏感度測試充電模型（CDM）

器件級》（征求意見稿）編制說明

一、工作簡況

1、任務來源

《半導體器件機械和氣候試驗方法第28部分：靜電放電（ESD）敏感度測

試充電模型（CDM）器件級》標準制定是2023年12月28日下達的國家標準計劃

項目，計劃代號：20231876-T-339。由中華人民共和國工業(yè)和信息化部提出，由

全國半導體器件標準化技術委員會（SAC/TC78）歸口，主要承辦單位為中電國

基北方有限公司,副主編單位為河北北芯半導體科技有限公司、工業(yè)和信息化部

電子第五研究所、中國科學院微電子研究所、天津大學、吉林華微電子股份有限

公司、吉林麥吉柯半導體有限公司、北京芯可鑒科技有限公司、吉林江機特種工

業(yè)有限公司、江蘇長晶科技股份有限公司。項目周期：16個月。

2、制定背景

靜電損傷已成為影響半導體器件可靠性的重要因素之一，靜電放電（ESD）

的損傷90%屬于隱性損傷，很難通過技術手段發(fā)現(xiàn)。且隨著電子產(chǎn)品的廣泛使

用，由靜電放電（ESD）導致的半導體器件的損壞事件也與日俱增。

最初半導體器件的靜電放電（ESD）采用人體放電模型（HBM），隨著自動

化器件處理系統(tǒng)的廣泛使用，另一種潛在破壞性放電機制，帶電器件模型（CDM）

對半導體器件造成的危害越來越普遍，因此采用帶電模型（CDM）分析靜電損傷

也逐漸發(fā)展起來。

本標準針對半導體器件的帶電模型（CDM）靜電放電（ESD）所造成損傷或

退化，確立一種復現(xiàn)CDM失效試驗方法，建立半導體器件CDMESD測試和分級

的標準程序。這將對評價和考核半導體器件的質(zhì)量和可靠性有重要作用，促進

半導體產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，對于半導體產(chǎn)業(yè)的長期發(fā)展具有重要意義。

3、工作過程

3.12024.01～2024.02牽頭單位廣泛征集參編單位，成立了編制組。編

制組成員包括檢驗試驗管理人員、長期從事靜電放電敏感度測試的技術研究人

員和試驗成員，以及具有多年國標編制經(jīng)驗的標準化專家。編制組成員明確了

職責和時間進度要求，制定了詳細的工作計劃。

3.22024.03～2024.04編制組對相關領域的論文、產(chǎn)品手冊等資料進行

收集、整理和分析，對等同采用的IEC標準進行翻譯、研究、分析和比較，到

國內(nèi)有關單位展開深入調(diào)研，并編寫工作組討論稿。

3.32024.05～2024.06編制組成員內(nèi)部進行討論，對工作組討論稿進行了

修改和完善，并召開討論會，修改、完善標準內(nèi)容，形成了標準征求意見稿，并

編寫編制說明。

二、國家標準編制原則、主要內(nèi)容及其確定依據(jù)

1、編制原則

本標準為半導體器件機械和氣候試驗方法標準，屬于基礎標準。標準編寫

符合GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構和起草

規(guī)則》、GB/T20000.2-2009《標準化工作指南第2部分：采用國際標準》的

規(guī)定。

為保證半導體器件試驗方法與國際標準一致，實現(xiàn)半導體器件檢驗方法、

可靠性評價、質(zhì)量水平與國際接軌，本標準等同采用IEC60749-28：2022《半

導體器件機械和氣候試驗方法第28部分：靜電放電（ESD）敏感度測試充電

模型（CDM）器件級》。

3、主要內(nèi)容及其確定依據(jù)

本標準等同采用IEC60749-28:2022，除編輯性修改外，本標準的結(jié)構和內(nèi)

容與IEC60749-28：2022保持一致。

本標準包含以下部分：“1范圍”、“2規(guī)范性引用文件”、“3術語和

定義”、“4所需設備”、“5測試機定期鑒定、波形記錄、波形驗證要求”、

“6CDMESD測試要求和程序”、“7CDM分級標準”、“附錄A（規(guī)范性）驗

證模塊（金屬圓片）規(guī)格及驗證模塊和測試機清潔指南”、“附錄B（規(guī)范性）

測試機場板介質(zhì)上驗證模塊（金屬圓片）的電容測量”、“附錄C（規(guī)范性）

小封裝集成電路和分立半導體（ICDS）的測試”、“附錄D（資料性）CDM

測試硬件和計量提升”、“附錄E（資料性）CDM測試機電氣原理圖”、“附

錄F（資料性）示波器設置和波形樣例”、“附錄G（資料性）場感應CDM

測試機放電程序”、“附錄H（資料性）波形驗證程序”、“附錄I（資料

性）確定大模塊或器件完全充電時的合適充電延時”、“附錄J（資料性）靜

電放電（ESD）敏感度測試直接接觸充電器件模型（DCCDM）”、“參考文獻”。

通過對比與試驗驗證，未發(fā)現(xiàn)IEC60749-28:2022不合理的內(nèi)容，故可以

等同翻譯。

4、編制過程中解決的主要問題（做出的貢獻）

編制組對國內(nèi)產(chǎn)品的適用性進行了驗證，深入了解行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，

確保標準的科學性和先進性。在編制過程中，充分聽取各方的意見與建議，保

證標準的公正性與可行性。修正了原標準中的一些編輯性錯誤，確保標準的準

確性。

三、試驗驗證的分析、綜述報告，技術經(jīng)濟論證，預期的經(jīng)濟效益、社會

效益和生態(tài)效益

針對本標準中的場感應CDM試驗方法，編制組選取了

ETP-2_HBM/ETP-2_MM/EPS-2C_FCDM、Orion3兩種型號的靜電測試平臺，所用測

試平臺均通過計量，滿足測試方法對設備參數(shù)的要求。如圖1所示的為

ETP-2_HBM/ETP-2_MM/EPS-2C_FCDM靜電測試平臺。針對Orion3靜電測試平臺，

分別選用55pF、6.8pF驗證模塊，在TC500條件下用1GHz、6GHz示波器對測

試平臺輸出做了波形驗證，所采集到的波形均經(jīng)過20dB衰減，如圖2、圖3、

圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9所示。

圖1ETP-2_HBM/ETP-2_MM/EPS-2C_FCDM靜電測試平臺

圖2TC500，6.8pF驗證模塊，1GHz示波器采集的正極性波形

圖3TC500，6.8pF驗證模塊，1GHz示波器采集的負極性波形

圖4TC500，55pF驗證模塊，1GHz示波器采集的正極性波形

圖5TC500，55pF驗證模塊，1GHz示波器采集的負極性波形

圖6TC500，6.8pF驗證模塊，6GHz示波器采集的正極性波形

圖7TC500，6.8pF驗證模塊，6GHz示波器采集的負極性波形

圖8TC500，55pF驗證模塊，6GHz示波器采集的正極性波形

圖9TC500，55pF驗證模塊，6GHz示波器采集的負極性波形

1試驗步驟

在ETP-2_HBM/ETP-2_MM/EPS-2C_FCDM靜電測試平臺上展開試驗。試驗按以

下步驟進行:

a)將被測器件放置在靜電發(fā)生器操作平臺上，電場板頂部的電介質(zhì)直接

接觸被測器件指定的電極；

b)設置測試條件，從TC=500V開始起測；

c)按測試要求，設置放電時間間隔為2s（依據(jù)附錄I中的內(nèi)容，2s的時

長大于大多數(shù)器件的500ms充電飽和點時長），逐個電極的對器件施加一

次正向應力與一次負向應力，然后逐個分組的對器件進行靜電等級測試；

d)每完成一個分組的靜電等級的測試，則使用參數(shù)測試機臺對樣品電參

數(shù)進行電參數(shù)測試;

e)完成測試，結(jié)束。

2試驗所選取的器件類型

試驗所選取的器件類型、所測電參數(shù)及電參數(shù)失效要求如表1所示。同類型

的器件在本次試驗中的數(shù)量不少于3只。

表1器件類型、所測電參數(shù)及電參數(shù)失效要求

器件類型參數(shù)最大允許變化值

SBDIR初始測量的十倍(10X)

IGBTICES、IGES初始測量的十倍(10X)

MOSFETIDSS、ISGS初始測量的十倍(10X)

3樣品的詳細信息

3.1樣品1的詳細信息見表2

表2樣品1

環(huán)境溫度22.8℃環(huán)境濕度31.9%

樣品1-名

SBD樣品1-型號HBR2045

稱

封裝外形TO-220HF數(shù)量30PCS

1#~30#

樣品編號

及照片

3.2樣品2的詳細信息見表3

表3樣品2

樣品2-名稱IGBT樣品2-型號ATT040N120EQ

封裝外形TO-247數(shù)量30PCS

1#~30#

樣品編號及照

片

3.3樣品3的詳細信息見表4

表4樣品3

樣品3-名稱MOS樣品3-型號JCS3AN50VC

封裝外形IPAK數(shù)量30PCS

1#~30#

樣品編號及

照片

4.試驗數(shù)據(jù)

4.1樣品1的試驗數(shù)據(jù)見表5

表5樣品1的試驗數(shù)據(jù)

參數(shù)名IR1(uA)IR2(uA)

ESD-C

樣品試驗前ESD-C后倍率試驗前ESD-C后倍率

1#3.322.560.772.942.951.00

2#2.733.801.393.343.841.15

3#2.813.721.323.342.980.89

4#3.833.961.032.623.291.26

5#3.793.981.053.443.691.07

500V

6#3.274.051.243.272.870.88

7#3.134.091.313.963.000.76

8#3.103.231.042.713.921.45

9#4.024.011.003.604.041.12

10#3.343.090.932.713.301.22

判定最大允許變化值10倍之內(nèi)最大允許變化值10倍之內(nèi)

11#2.533.751.483.163.761.19

12#3.912.970.763.893.080.79

13#2.873.301.152.632.731.04

14#3.433.841.123.393.180.94

15#3.342.830.852.543.441.36

750V

16#2.962.981.013.493.651.05

17#2.924.101.403.053.111.02

18#3.852.800.732.743.871.41

19#2.593.471.343.223.891.21

20#3.882.700.703.453.050.88

判定最大允許變化值10倍之內(nèi)最大允許變化值10倍之內(nèi)

21#2.724.011.483.173.451.09

22#3.344.071.222.542.741.08

1000V

23#2.663.431.292.532.901.15

24#3.662.970.813.933.190.81

25#2.593.061.183.323.671.11

26#3.733.370.903.082.570.83

27#3.423.210.943.283.210.98

28#2.813.811.363.293.521.07

29#3.532.950.843.692.730.74

30#3.613.160.873.582.710.76

判定最大允許變化值10倍之內(nèi)最大允許變化值10倍之內(nèi)

結(jié)果達到等級:C3

4.2樣品2的試驗數(shù)據(jù)見表6

表6樣品2的試驗數(shù)據(jù)

參數(shù)名ICES(nA)IGES(nA)

ESD-C

樣品試驗前ESD-C后倍率試驗前ESD-C后倍率

454#0.2370.2581.090.310.4581.48

455#0.2330.2571.100.2950.4761.61

456#0.2330.2631.130.1480.3382.28

457#0.2330.2571.100.3260.4371.34

458#0.2390.2641.100.2830.4411.56

500V

459#0.2550.2611.020.120.3272.73

460#0.2430.2641.090.2750.4251.55

461#0.2350.2561.090.3170.5121.62

462#0.2370.2581.090.4510.3340.74

463#0.2380.2531.060.4250.2720.64

判定最大允許變化值10倍之內(nèi)最大允許變化值10倍之內(nèi)

464#0.230.2481.080.3140.4211.34

465#0.2290.2471.080.4010.4061.01

466#0.2320.2481.070.2790.3351.20

467#0.2320.2471.060.460.4931.07

468#0.2310.251.080.2860.3261.14

750V

469#0.2510.2490.990.4530.5531.22

470#0.2290.251.090.3030.421.39

471#0.240.2491.040.430.2760.64

472#0.2370.2511.060.1660.3061.84

473#0.240.2451.020.3770.2980.79

判定最大允許變化值10倍之內(nèi)最大允許變化值10倍之內(nèi)

474#0.230.2441.060.4080.511.25

475#0.2430.3251.340.2930.2931.00

476#0.2360.2481.050.4370.3470.79

477#0.2460.2531.030.2170.3331.53

1000V

478#0.2440.2471.010.2780.311.12

479#0.2310.2461.060.3440.2730.79

480#0.2330.2491.070.1590.2681.69

481#0.2970.2610.880.470.2850.61

482#0.2450.2561.040.2970.2820.95

483#0.2460.2521.020.3140.4191.33

判定最大允許變化值10倍之內(nèi)最大允許變化值10倍之內(nèi)

結(jié)果達到等級:C3

4.3樣品3的試驗數(shù)據(jù)見表7

表7樣品3的試驗數(shù)據(jù)

參數(shù)名IDSS(nA)ISGS(nA)

ESD-C

樣品試驗前ESD-C后倍率試驗前ESD-C后倍率

1#84.3237.22.8250.310.70.21

2#123.2116.00.9443.452.11.20

3#277.1143.00.5259.646.90.79

4#250.4121.40.484573.51.63

5#160.4260.61.6257.246.20.81

500V

6#198.8115.80.5812.348.53.94

7#204.2253.51.2457.755.80.97

8#238.7278.11.1655.433.60.61

9#140.6282.82.0182.330.80.37

10#108.1222.72.0663.552.20.82

判定最大允許變化值10倍之內(nèi)最大允許變化值10倍之內(nèi)

11#170.9111.40.6538.374.91.96

12#268.8201.80.7544.270.31.59

13#276.495.10.3450.159.41.19

14#97.0151.21.5653.574.21.39

15#265.9166.60.6361.829.70.48

750V

16#128.8227.71.7741.510.40.25

17#275.6243.00.8882.342.70.52

18#277.5252.60.9181.315.50.19

19#91.1142.71.5742.350.61.20

20#84.3204.12.4291.210.40.11

判定最大允許變化值10倍之內(nèi)最大允許變化值10倍之內(nèi)

21#145.5284.01.9527.729.51.06

22#182.0241.21.3341.279.41.93

23#218.9211.90.9739.243.31.10

24#245.3277.11.1347.7110.22.31

25#139.0253.81.8359.943.90.73

1000V

26#238.3237.10.9955.133.70.61

27#102.1254.62.4956.770.51.24

28#143.483.00.5865.111.50.18

29#268.1154.10.5862.354.30.87

30#84.8151.61.7959.862.31.04

判定最大允許變化值10倍之內(nèi)最大允許變化值10倍之內(nèi)

結(jié)果達到等級:C3

5.試驗結(jié)果

HBR2045、ATT040N120EQ、JCS3AN50VC均達到C3級。

試驗過程中未發(fā)現(xiàn)本標準內(nèi)容不合理之處，試驗過程清晰，可操作性強，可

作為半導體器件的檢驗方法。

四、與國際、國外同類標準技術內(nèi)容的對比情況，或者與測試的國外樣品、

樣機的有關數(shù)據(jù)對比情況

本標準等同采用本標準等同采用IEC60749-28:2022，而IEC60749-28:2022

的制定基于ANSI/ESDA/JEDECJS-002-2018。ANSI/ESDA/JEDECJS-002-2018僅描

述了場致（FI）方法。而本標準附錄J中描述了另一種直接接觸（DC）方法（非

基于JS-002-2018）。

五、以國際標準為基礎的起草情況，以及是否合規(guī)引用或者采用國際國外

標準，并說明未采用國際標準的原因

本標準為半導體器件機械和氣候試驗方法標準，屬于基礎標準。因是等同采

用國際標準，所以采用翻譯法進行編制。標準編寫符合GB/T1.1—2020《標準化

工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構和起草規(guī)則》、GB/T20000.2-2009《標

準化工作指南第2部分：采用國際標準》的規(guī)定。

為保證半導體器件試驗方法與國際標準一致，實現(xiàn)半導體器件檢驗方法、可

靠性評價、質(zhì)量水平與國際接軌，本標準等同采用IEC60749-28：2022《半導體

器件機械和氣候試驗方法第28部分：靜電放電（ESD）敏感度測試充電模型

（CDM）器件級》。

為便于使用，本標準做了下列編輯性修改：

a）在術語與定義部分，增加了物理量符號對應的中文名稱；

b）在附錄B中的列項說明前增加了引導語“測試機場板介質(zhì)上驗證模塊（金

屬圓片）的電容測量按以下步驟進行：”；

c）修正了4.1.2節(jié)中的“1.0±10%”正負號下方的出現(xiàn)的下劃線編輯性錯

誤；

d）修正了圖2中的坐標軸上的數(shù)值錯誤；

e）在小數(shù)表示中，用“.”替代了“,”；

f）刪除了國際標準的前言；

g）刪除了第3章中的“ISO和IEC在以下地址維護用于標準化的術語數(shù)據(jù)

庫：”、“IECElectropedia：/”以及“ISO在

線訪問平臺：/obp”；

h）第7表3中的“分級測試條件”后面增加了電壓符號“U”。

i）修正了5.5.1、5.6.1、中的“5.5的波形采集步驟”的編輯性錯

誤，用“5.4的波形采集步驟”替代了“5.5的波形采集步驟”。

六、與有關法律、行政法規(guī)及相關標準的關系

本文件是GB/T4937《半導體器件機械和氣候試驗方法》的第28部分。GB/T

4937已經(jīng)發(fā)布了以下部分：

——第1部分：總則；

——第2部分：低氣壓；

——第3部分：外部目檢；

——第4部分：強加速穩(wěn)態(tài)濕熱試驗（HAST）；

——第11部分：快速溫度變化雙液槽法；

——第12部分：掃頻振動；

——第13部分:鹽霧；

——第14部分:引出端強度（引線牢固性）；

——第15部分:通孔安裝器件的耐焊接熱；

——第17部分:中子輻照；

——第18部分:電離輻射（總劑量）；

——第19部分:芯片剪切強度；

——第20部分:塑封表面安裝器件耐潮濕和焊接熱綜合影響；

——第20-1部分:對潮濕和焊接熱綜合影響敏感的表面安裝器件的操作、包

裝、標志和運輸；

——第21部分:可焊性；

——第22部分:鍵合強度；

——第23部分:高溫工作壽命；

——第26部分:靜電放電(ESD)敏感度測試人體模型(HBM)；

——第27部分:靜電放電(ESD)敏感度測試機器模型(MM)；

——第30部分:非密封表面安裝器件在可靠性試驗前的預處理；

——第31部分:塑封器的易燃性（內(nèi)部引起的）；

——第32部分：塑封器的易燃性（外部引起的）；

——第42部分：溫濕度貯存。

本標準在標準內(nèi)容上，與其他相關標準無矛盾和不協(xié)調(diào)的地方。

七、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

本標準為半導體器件機械和氣候試驗方法標準，屬于基礎標準，等同采用IEC

60749-28：2022，無重大的分歧意見。

八、涉及專利的有關說明

本標準的技術內(nèi)容不涉及相關專利。

九、實施國家標準的要求，以及組織措施、技術措施、過渡期和實施日期

的建議等措施建議

建議本標準為推薦性國家標準。建議由國家標準管理機構組織貫徹本標準的

相關活動，利用各種條件（如標委會的管理和活動、專家培訓、技術交流、標準

化技術刊物、網(wǎng)上信息等）宣貫本標準。建議本標準發(fā)布后盡快實施。

十、其他應當說明的事項

本標準中所涉及的試驗為破壞性試驗，所有經(jīng)歷過ESD試驗的樣品不論參數(shù)

是否合格，均不得作為好品使用。

國家標準《半導體器件機械和氣候試驗方法第28部分：靜電

放電（ESD）敏感度測試充電模型（CDM）器件級》編制工作組

2024-06-10

國家標準GB/T4937.28《半導體器件機械和氣候試驗方法

第28部分：靜電放電（ESD）敏感度測試充電模型（CDM）

器件級》（征求意見稿）編制說明

一、工作簡況

1、任務來源

《半導體器件機械和氣候試驗方法第28部分：靜電放電（ESD）敏感度測

試充電模型（CDM）器件級》標準制定是2023年12月28日下達的國家標準計劃

項目，計劃代號：20231876-T-339。由中華人民共和國工業(yè)和信息化部提出，由

全國半導體器件標準化技術委員會（SAC/TC78）歸口，主要承辦單位為中電國

基北方有限公司,副主編單位為河北北芯半導體科技有限公司、工業(yè)和信息化部

電子第五研究所、中國科學院微電子研究所、天津大學、吉林華微電子股份有限

公司、吉林麥吉柯半導體有限公司、北京芯可鑒科技有限公司、吉林江機特種工

業(yè)有限公司、江蘇長晶科技股份有限公司。項目周期：16個月。

2、制定背景

靜電損傷已成為影響半導體器件可靠性的重要因素之一，靜電放電（ESD）

的損傷90%屬于隱性損傷，很難通過技術手段發(fā)現(xiàn)。且隨著電子產(chǎn)品的廣泛使

用，由靜電放電（ESD）導致的半導體器件的損壞事件也與日俱增。

最初半導體器件的靜電放電（ESD）采用人體放電模型（HBM），隨著自動

化器件處理系統(tǒng)的廣泛使用，另一種潛在破壞性放電機制，帶電器件模型（CDM）

對半導體器件造成的危害越來越普遍，因此采用帶電模型（CDM）分析靜電損傷

也逐漸發(fā)展起來。

本標準針對半導體器件的帶電模型（CDM）靜電放電（ESD）所造成損傷或

退化，確立一種復現(xiàn)CDM失效試驗方法，建立半導體器件CDMESD測試和分級

的標準程序。這將對評價和考核半導體器件的質(zhì)量和可靠性有重要作用，促進

半導體產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，對于半導體產(chǎn)業(yè)的長期發(fā)展具有重要意義。

3、工作過程

3.12024.01～2024.02牽頭單位廣泛征集參編單位，成立了編制組。編

制組成員包括檢驗試驗管理人員、長期從事靜電放電敏感度測試的技術研究人

員和試驗成員，以及具有多年國標編制經(jīng)驗的標準化專家。編制組成員明確了

職責和時間進度要求，制定了詳細的工作計劃。

3.22024.03～2024.04編制組對相關領域的論文、產(chǎn)品手冊等資料進行

收集、整理和分析，對等同采用的IEC標準進行翻譯、研究、分析和比較，到

國內(nèi)有關單位展開深入調(diào)研，并編寫工作組討論稿。

3.32024.05～2024.06編制組成員內(nèi)部進行討論，對工作組討論稿進行了

修改和完善，并召開討論會，修改、完善標準內(nèi)容，形成了標準征求意見稿，并

編寫編制說明。

二、國家標準編制原則、主要內(nèi)容