ESD引起集成电路损坏原理模式及实例
(2)国内实例a.某厂生产的CMOS电路经筛选入库后，在抽查中每次都发现有较大数量失效(约占5%)，失效模式为输入漏电增大，经调查与分析，发现失效是由ESD损伤引起的。因为该厂生产的CMOS电路在测试前后都放置于普通塑料盆内，塑料上的静电荷传递给CMOS电路，在测试过程中，当器件接触人体或桌面上的接地金属时就会立即引起放电，导致ESD损伤而失效。
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后来采取了一系列防ESD措施，并将普通塑料盒改用导电塑料盒，这一失效现象就立即消失了。b.在电子设备的调试过程中，发现双极集成电路中的单稳电路和振荡电路常出现失效，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。经解剖分析，发现失效是由ESD损伤或电瞬变损伤引起。解剖后，用金相和扫描电镜检查芯片表面，在外接R.C的一端，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)。测试该端eb结反向特性已变坏，有较大反向漏电。由于它们是双极型集成电路，所以在调试过程中并未采取防ESD损伤措施。但这两种电路有一个共同特点，就是外接 R、C的端子是晶体管的基极，并且该管的发射极又是直接接地的，无任何限流电阻。在机器调试时，要反复更换电容或电阻，将单稳宽度和振荡频率调整到满足机器所需值。调机时机器是接地的，当更换R、C元件时，烙铁和人体都要接触该集成电路外接R、C的端子，如果人体带静电就会通过电路对地放电，并且放电回路只有一个发射极二极管，因此它们对ESD比较敏感。此外，如果烙铁的接地不良或不当。例如，烙铁接的是交流地与机器不是同一地，两个地线之间的电位差引起的放电也会损坏电路。所以，双极电路中的单稳和振荡器也应采取防ESD损伤措施，并且要特别注意烙铁的接地状况。c.航天产品上应用的一种进口的“隔离放大器”，在测试和机器调试中常有失效，由于这种放大器是双极型二次集成电路，说明书上只有功能方块图，无具体线路图，所以使用者未采取任何防静电的措施。失效模式为输出端对地呈现低电阻或短路，经解剖分析，发现每只电路内部都有3只MOS电容器，其中有一只就是直接跨接在解调器的输出与地之间。因此，该输出端很怕静电放电。由于使用者并不了解这一特殊情况，所以未采取防静电措施，结果ESD损伤失效常有发生，经济损失很大。后来采取防静电措施后，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，在部件进行老练和测试后失效，失效模式为输入端漏电流增大。经分析表明，失效由 ESD或电浪涌损伤引起。解剖分析后发现芯片表面无任何电损伤痕迹，也无任何工艺缺陷，经过各项试验证实，输入漏电不是氧化层内的钠离子沾污，也不是芯片表面的潮气和可动电荷沾污所引起。经现场调查，失效的输入端恰好是该部件的输入端子，在测试和老练过程中该端子常与人体或设备的机壳相碰，且操作现场并未采取防ESD措施，所以判断失效由ESD