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电子元器件基础知识

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ESD引起集成电路损伤的三种途径  

2016-04-13 09:06:01|  分类: ESD静电保护器 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  (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

  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。

  (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、HC、HCT、LSI、VLSI、精密稳压电路、A/D和D/A电路、普通MOS和CMOS、STTL、LSTTL等。

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