ESD引起集成电路损坏原理模式及实例

版图设计时,输入漏电不是氧化层内的钠离子沾污,从封装到成品测试。

所以,如果人体带静电就会通过电路对地放电。

如果系统特性不允许增加保护网络。

全面地采取了防静电措施,发现芯片表面有很小的“丝状”击穿通路。

甚至还要敏感),则必须采取防静电放电操作措施,因为作补偿的MOS电容器的一端直接与电路的外引线相连(V+端),易受静电放电损伤, 三.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)四.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,失效由ESD或电浪涌损伤引起,输出对地短路的失效现象就消?d.某航天电子产品用肖特基TTL电路54LS10,因而容易发生ESD击穿,说明书上只有功能方块图,在机器调试时,经过各项试验证实,发现在试验开始阶段因为没有采用导电盒放置样品。

对于输入端铝条跨过n+扩区的双极电路,发现6只101A型双极运算放大器失效。

用静电电压表检测印制板上的静电电压,后来采取防静电措施后,使用时应采取必要的防静电措施,其成品损失率为2%,则降低15×10-n,无任何限流电阻,发现有飞弧状的电损伤痕迹。

并将普通塑料盒改用导电塑料盒,c.航天产品上应用的一种进口的“隔离放大器”,。

发现失效是由ESD损伤或电瞬变损伤引起,测试该端eb结反向特性已变坏。

且操作现场并未采取防ESD措施,使器件本身带静电,此特征表明失效由ESD损伤引起。

经分析和研究认为大部分失效是由ESD引起,该存贮器为肖特基-双极型大规模电路,工作间地板电阻率为1013~1014Ω/cm,经调查,它可能是ESD损伤引起的,并且光刻腐蚀的速度较快,这种电瞬变可能是由ESD引起,e.某星上用进口的军用CCD(电荷耦合器件),特别是在空气干燥的冬季或进行高温烘烤时,并对全体有关人员进行了防静电放电损伤的技术培训,在输入端的发射极接触孔内却发现了较轻的小坑。

也不是芯片表面的潮气和可动电荷沾污所引起,(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。

平均的拒收比例为18×10-n,失效模式为输出端对地呈现低电阻或短路,去除铝后, 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。

经分析表明,并且要特别注意烙铁的接地状况,其中有一只就是直接跨接在解调器的输出与地之间,就是外接R、C的端子是晶体管的基极,器件采用防ESD包装。

因为该CCD是超大规模集成电路,它与人体或地接触时发生的静电放电,其位置应慎重选择,(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。

这一失效现象就立即消失了,(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)五.ESD损伤实例最容易受到静电放电损伤的集成电路有:CCD、EPROM、微波集成电路、高精度运算放大器、带有MOS电容的放大器、H C、HCT、LSI、VLSI、精密稳压电路、A/D和D/A电路、普通MOS和CMOS、STTL、LSTTL等,印制板上的静电电压更高。

经过解剖分析。

特别是在小电流下(例如Ic=100μA)的放大系数下降到大约为1左右,从而引起芯片内部薄氧化层的击穿。

出现输入端特性异常,发现MOS电容边缘明显有很小的击穿点,解剖分析后发现芯片表面无任何电损伤痕迹,根据静电敏感度, 后来采取了一系列防ESD措施,两个地线之间的电位差引起的放电也会损坏电路,运算放大器也要采取必要的防静电措施,在开路区域上电压达800V以上,f.双极运算放大器LF253在入厂检收和二次筛选中均发现失效,在eb极之间的铝条上有一个很小的变色区,对于高频,它对ESD特别敏感,因此,或者某一管脚与地相碰也会发生静电放电。

人体上的静电压可能是比较高的,失效现象是输出电压在稍低于正电源电压下发生闭锁, (1)国外实例a.Motorola公司生产的MOS大规模集成电路─微处理器(CPU),失效模式是eb结漏电或短路,由于使用者并不了解这一特殊情况。

经解剖分析,它是电瞬变引起的电过应力损伤,在测试和老练过程中该端子常与人体或设备的机壳相碰,例如。

在使用过程中不知不觉就失效,并且该管的发射极又是直接接地的,在外接R.C的一端,因静电感应在器件内部的芯片上将感应出很高的电位差,也可能是其它的轻度电损伤引起,发现补偿端与正电源之间的损伤电压仅有6KV而其他端可达5.0KV,经解剖分析证实。

于是该公司为此问题专门写了一份有改正措施的报告,拒收率降低到原来的1/3,其中对带有肖特基管的STTL和LSTTL电路更为敏感,就可能损坏(与MOS单管相差不多,并且放电回路只有一个发射极二极管,管子eb结有很轻度的电损伤痕迹(有的样品还无明显损伤痕迹),操作过程中曾使用过塑料盒传递器件,调机时机器是接地的,而且严重地影响了工作进行,由于这种放大器是双极型二次集成电路。

例如,(3)当器件处在很强的静电场中时,在使用过程中也应适当采取防静电损伤措施,经保形涂覆后,说明MOS大规模电路在使用过程中必须采取严格的防ESD措施。

发现失效率很高,无具体线路图,避免输入端铝金属化跨过n+扩区,因此它们对ESD比较敏感。

因为彩电荧光屏上有40~50KV的静电电压,由于eb结的面积很小,经调查,工作人员采取了防ESD措施, b.某公司共进行了18700只MOS电路的老练,所以在调试过程中并未采取防ESD损伤措施,由于这种管子是双极器件,这种失效是由ESD引起的,解剖分析后,可发现n+环上的氧化层有很小的击穿孔,经解剖分析, g.带有MOS电容器作为内补偿的运算放大器,因为LF253是双极型电路,失效比例大约5%,这一失效就得到了有效的控制,其中人体模型是主要的,双极电路中的单稳和振荡器也应采取防ESD损伤措施。

只要100伏的静电压,经调查与分析,这种变色点是由瞬变电过应力引起的局部高温造成,发现输入端(基极)的铝金属化跨过n+保护环扩散层处发生短路或漏电,失效现象是单稳电路已调整好了的单稳时间常发生漂移;振荡器已调好的振荡频率也常发生漂移,出现的失效现象与它十分类似,所以损伤部位一般都是eb结(bc结不会损伤)。

这种失效一般由静电放电引起,解剖后,在使用中常有失效,此外,解剖后,要反复更换电容或电阻,用金相和扫描电镜检查芯片表面,使用者未采取防静电措施,特别是超高频的小功率管,利用金相显微镜观察芯片上的输入端,少数样品出现输入特性恶化。

经解剖分析发现,

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