ESD引起集成電路損壞原理模式及實(shí)例(2)

　　后來(lái)采取了一系列防ESD措施，并將普通塑料盒改用導(dǎo)電塑料盒，這一失效現(xiàn)象就立即消失了。b.在電子設(shè)備的調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)雙極集成電路中的單穩(wěn)電路和振蕩電路常出現(xiàn)失效，失效現(xiàn)象是單穩(wěn)電路已調(diào)整好了的單穩(wěn)時(shí)間常發(fā)生漂移；振蕩器已調(diào)好的振蕩頻率也常發(fā)生漂移。經(jīng)解剖分析，發(fā)現(xiàn)失效是由ESD損傷或電瞬變損傷引起。解剖后，用金相和掃描電鏡檢查芯片表面，在外接R.C的一端，管子eb結(jié)有很輕度的電損傷痕跡（有的樣品還無(wú)明顯損傷痕跡）。測(cè)試該端eb結(jié)反向特性已變壞，有較大反向漏電。由于它們是雙極型集成電路，所以在調(diào)試過(guò)程中并未采取防ESD損傷措施。但這兩種電路有一個(gè)共同特點(diǎn)，就是外接R、C的端子是晶體管的基極，并且該管的發(fā)射極又是直接接地的，無(wú)任何限流電阻。在機(jī)器調(diào)試時(shí)，要反復(fù)更換電容或電阻，將單穩(wěn)寬度和振蕩頻率調(diào)整到滿足機(jī)器所需值。調(diào)機(jī)時(shí)機(jī)器是接地的，當(dāng)更換R、C元件時(shí)，烙鐵和人體都要接觸該集成電路外接R、C的端子，如果人體帶靜電就會(huì)通過(guò)電路對(duì)地放電，并且放電回路只有一個(gè)發(fā)射極二極管，因此它們對(duì)ESD比較敏感。此外，如果烙鐵的接地不良或不當(dāng)。例如，烙鐵接的是交流地與機(jī)器不是同一地，兩個(gè)地線之間的電位差引起的放電也會(huì)損壞電路。所以，雙極電路中的單穩(wěn)和振蕩器也應(yīng)采取防ESD損傷措施，并且要特別注意烙鐵的接地狀況。c.航天產(chǎn)品上應(yīng)用的一種進(jìn)口的“隔離放大器”，在測(cè)試和機(jī)器調(diào)試中常有失效，由于這種放大器是雙極型二次集成電路，說(shuō)明書(shū)上只有功能方塊圖，無(wú)具體線路圖，所以使用者未采取任何防靜電的措施。失效模式為輸出端對(duì)地呈現(xiàn)低電阻或短路，經(jīng)解剖分析，發(fā)現(xiàn)每只電路內(nèi)部都有3只MOS電容器，其中有一只就是直接跨接在解調(diào)器的輸出與地之間。因此，該輸出端很怕靜電放電。由于使用者并不了解這一特殊情況，所以未采取防靜電措施，結(jié)果ESD損傷失效常有發(fā)生，經(jīng)濟(jì)損失很大。后來(lái)采取防靜電措施后，輸出對(duì)地短路的失效現(xiàn)象就消？d.某航天電子產(chǎn)品用肖特基TTL電路54LS10，在部件進(jìn)行老練和測(cè)試后失效，失效模式為輸入端漏電流增大。經(jīng)分析表明，失效由ESD或電浪涌損傷引起。解剖分析后發(fā)現(xiàn)芯片表面無(wú)任何電損傷痕跡，也無(wú)任何工藝缺陷，經(jīng)過(guò)各項(xiàng)試驗(yàn)證實(shí)，輸入漏電不是氧化層內(nèi)的鈉離子沾污，也不是芯片表面的潮氣和可動(dòng)電荷沾污所引起。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，失效的輸入端恰好是該部件的輸入端子，在測(cè)試和老練過(guò)程中該端子常與人體或設(shè)備的機(jī)殼相碰，且操作現(xiàn)場(chǎng)并未采取防ESD措施，所以判斷失效由ESD

　　損傷引起。此外，輸入端碰上有漏電的機(jī)殼也會(huì)引起類似失效。e.某星上用進(jìn)口的軍用CCD（電荷耦合器件），在使用過(guò)程中不知不覺(jué)就失效，這不僅造成了重大經(jīng)濟(jì)損失，而且嚴(yán)重地影響了工作進(jìn)行。經(jīng)調(diào)查與分析，判斷失效由ESD損傷引起。因?yàn)樵揅CD是超大規(guī)模集成電路，又屬于MOS型器件，它對(duì)ESD特別敏感。根據(jù)靜電敏感度，完全屬于靜電放電最敏感的器件之一，只要100伏的靜電壓，就可能損壞（與MOS單管相差不多，甚至還要敏感）。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，工作間地板電阻率為1013~1014Ω/cm，它已不屬于防靜電地板（防靜電地板應(yīng)為106~108），工作人員采取了防ESD措施，仍然有靜電荷積累。全面地采取了防靜電措施，這一失效就得到了有效的控制。f.雙極運(yùn)算放大器LF253在入廠檢收和二次篩選中均發(fā)現(xiàn)失效，失效比例大約5％。經(jīng)解剖分析發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)償端的鋁條上有一小區(qū)域內(nèi)有“變色”現(xiàn)象，這種變色點(diǎn)是由瞬變電過(guò)應(yīng)力引起的局部高溫造成，它可能是ESD損傷引起的，因?yàn)長(zhǎng)F253是雙極型電路，使用者并未采取必要的防ESD損傷措施，所以ESD操作的可能性很大。利用“靜電模擬器”進(jìn)行模擬試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)償端與正電源之間的損傷電壓僅有6KV而其他端可達(dá)5.0KV，可見(jiàn)，運(yùn)算放大器也要采取必要的防靜電措施。

　　g.彩電高頻頭內(nèi)的MOS場(chǎng)效應(yīng)管常有失效發(fā)生。經(jīng)過(guò)解剖分析，發(fā)現(xiàn)芯片表面有很小的“絲狀”擊穿通路。這種失效是由ESD引起的，因?yàn)椴孰姛晒馄辽嫌?0～50KV的靜電電壓，如果不慎將這樣高的靜電壓通過(guò)天線引入高頻頭，就很容易引起MOS管失效。h.某廠生產(chǎn)的高頻晶體管3DG142在入廠檢驗(yàn)和二次篩選中常有失效發(fā)生，失效模式是eb結(jié)漏電或短路。經(jīng)解剖分析，發(fā)現(xiàn)eb結(jié)有輕微的燒毀痕跡。由于這種管子是雙極器件，使用者未采取防靜電措施。但這種高頻晶體管是淺結(jié)器件，易受靜電放電損傷。例如，當(dāng)測(cè)試人員剛走進(jìn)工作室在測(cè)試臺(tái)前坐下來(lái)時(shí)，人體上的靜電壓可能是比較高的，此時(shí)去拿晶體管進(jìn)行測(cè)試就很可能引起ESD損傷。由于eb結(jié)的面積很小，并且是淺結(jié)，所以損傷部位一般都是eb結(jié)（bc結(jié)不會(huì)損傷）?？梢?jiàn)，對(duì)于高頻，特別是超高頻的小功率管，在使用過(guò)程中也應(yīng)適當(dāng)采取防靜電損傷措施。