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ESD引起集成电路损坏原理模式及实例(一)

天津市泰可博世防静电技术发展有限公司 / 2012-10-26

  一.ESD引起集成电路损伤的三种途径


  (1)人体活动引起的摩擦起电是重要的静电来源,带静电的操作者与器件接触并通过器件放电。


  (2)器件与用绝缘材料制作的包装袋、传递盒和传送带等摩擦,使器件本身带静电,它与人体或地接触时发生的静电放电。


  (3)当器件处在很强的静电场中时,因静电感应在器件内部的芯片上将感应出很高的电位差,从而引起芯片内部薄氧化层的击穿。或者某一管脚与地相碰也会发生静电放电。根据上述三种ESD的损伤途径,建立了三种ESD损伤模型:人体带电模型、器件带电模型和场感应模型。其中人体模型是主要的。二.ESD损伤的失效模式


  (1)双极型数字电路a.输入端漏电流增加b.参数退化c.失去功能,其中对带有肖特基管的STTL和LSTTL电路更为敏感。


  (2)双极型线性电路a.输入失调电压增大b.输入失调电流增大c.MOS电容(补偿电容)漏电或短路d.失去功能


  (3)MOS集成电路a.输入端漏电流增大b.输出端漏电流增大c.静态功耗电流增大d.失去功能


  (4)双极型单稳电路和振荡器电路a.单稳电路的单稳时间发生变化b.振荡器的振荡频率发生变化c.R.C连接端对地出现反向漏电


  二.ESD对集成电路的损坏形式


  a.MOS电路输入端保护电路的二极管出现反向漏电流增大


  b.输入端MOS管发生栅穿


  c.MOS电路输入保护电路中的保护电阻或接触孔发生烧毁


  d.引起ROM电路或PAL电路中的熔断丝熔断e.集成电路内部的MOS电容器发生栅穿


  f.运算放大器输入端(对管)小电流放大系数减小


  g.集成电路内部的精密电阻的阻值发生漂移


  h.与外接端子相连的铝条被熔断i.引起多层布线间的介质击穿(例如:输入端铝条与n+、间的介质击穿)


  三.ESD损伤机理


  (1)电压型损伤


  a.栅氧化层击穿(MOS电路输入端、MOS电容)


  b.气体电弧放电引起的损坏(芯片上键合根部、金属化条的最窄间距处、声表面波器件的梳状电极条间)


  c.输入端多晶硅电阻与铝金属化条间的介质击穿d.输入/输出端n+扩区与铝金属化条间的介质击穿。


  (2)电流型损伤


  a.PN结短路(MOS电路输入端保护二极管、线性电路输入端保护网络)


  b.铝条和多晶硅条在大电流作用下的损伤(主要在多晶硅条拐弯处和多晶硅条与铝的接触孔)


  c.多晶硅电阻和硅上薄膜电阻的阻值漂移(主要是高精度运放和A/D、D/A电路)


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