來源：小熊在線  作者：Galen

一.ESD引起集成電路損傷的三種途徑(1)人體活動引起的摩擦起電是重要的靜電來源，帶靜電的操作者與器件接觸并通過器件放電。(2)器件與用絕緣材料制作的包裝袋、傳遞盒和傳送帶等摩擦，使器件本身帶靜電，它與人體或地接觸時(shí)發(fā)生的靜電放電。(3)當(dāng)器件處在很強(qiáng)的靜電場中時(shí)，因靜電感應(yīng)在器件內(nèi)部的芯片上將感應(yīng)出很高的電位差，從而引起芯片內(nèi)部薄氧化層的擊穿�；蛘吣骋还苣_與地相碰也會發(fā)生靜電放電。根據(jù)上述三種ESD的損傷途徑，建立了三種ESD損傷模型：人體帶電模型、器件帶電模型和場感應(yīng)模型。其中人體模型是主要的。二.ESD損傷的失效模式(1)雙極型數(shù)字電路a.輸入端漏電流增加b.參數(shù)退化c.失去功能,其中對帶有肖特基管的STTL和LSTTL電路更為敏感。(2)雙極型線性電路a.輸入失調(diào)電壓增大b.輸入失調(diào)電流增大c.MOS電容(補(bǔ)償電容)漏電或短路d.失去功能(3)MOS集成電路a.輸入端漏電流增大b.輸出端漏電流增大c.靜態(tài)功耗電流增大d.失去功能(4)雙極型單穩(wěn)電路和振蕩器電路a.單穩(wěn)電路的單穩(wěn)時(shí)間發(fā)生變化b.振蕩器的振蕩頻率發(fā)生變化c.R.C連接端對地出現(xiàn)反向漏電三.ESD對集成電路的損壞形式a.MOS電路輸入端保護(hù)電路的二極管出現(xiàn)反向漏電流增大b.輸入端MOS管發(fā)生柵穿c.MOS電路輸入保護(hù)電路中的保護(hù)電阻或接觸孔發(fā)生燒毀d.引起ROM電路或PAL電路中的熔斷絲熔斷e.集成電路內(nèi)部的MOS電容器發(fā)生柵穿f.運(yùn)算放大器輸入端(對管)小電流放大系數(shù)減小g.集成電路內(nèi)部的精密電阻的阻值發(fā)生漂移h.與外接端子相連的鋁條被熔斷i.引起多層布線間的介質(zhì)擊穿(例如：輸入端鋁條與n+、間的介質(zhì)擊穿)四.ESD損傷機(jī)理(1)電壓型損傷a.柵氧化層擊穿(MOS電路輸入端、MOS電容)b.氣體電弧放電引起的損壞(芯片上鍵合根部、金屬化條的最窄間距處、聲表面波器件的梳狀電極條間)c.輸入端多晶硅電阻與鋁金屬化條間的介質(zhì)擊穿d.輸入/輸出端n+擴(kuò)區(qū)與鋁金屬化條間的介質(zhì)擊穿。(2)電流型損傷a.PN結(jié)短路(MOS電路輸入端保護(hù)二極管、線性電路輸入端保護(hù)網(wǎng)絡(luò))b.鋁條和多晶硅條在大電流作用下的損傷(主要在多晶硅條拐彎處和多晶硅條與鋁的接觸孔)c.多晶硅電阻和硅上薄膜電阻的阻值漂移(主要是高精度運(yùn)放和A/D、D/A電路)五.ESD損傷實(shí)例最容易受到靜電放電損傷的集成電路有：CCD、EPROM、微波集成電路、高精度運(yùn)算放大器、帶有MOS電容的放大器、H
C、HCT、LSI、VLSI、精密穩(wěn)壓電路、A/D和D/A電路、普通MOS和CMOS、STTL、LSTTL等。

(1)國外實(shí)例a.Motorola公司生產(chǎn)的MOS大規(guī)模集成電路─微處理器(CPU)，在進(jìn)行老練試驗(yàn)的11個(gè)星期中仔細(xì)進(jìn)行了觀察和記錄。發(fā)現(xiàn)在試驗(yàn)開始階段因?yàn)闆]有采用導(dǎo)電盒放置樣品，拒收數(shù)與被試驗(yàn)元件總數(shù)相對比例約為40×10-n(n值為保密數(shù)字)。但從第四個(gè)星期開始，樣品采用鍍鎳盒放置后，則降低15×10-n。此試驗(yàn)相繼跟蹤了7個(gè)多星期，平均的拒收比例為18×10-n。說明MOS大規(guī)模電路在使用過程中必須采取嚴(yán)格的防ESD措施。

b.某公司共進(jìn)行了18700只MOS電路的老練，發(fā)現(xiàn)失效率很高，經(jīng)分析和研究認(rèn)為大部分失效是由ESD引起。于是該公司為此問題專門寫了一份有改正措施的報(bào)告，并對全體有關(guān)人員進(jìn)行了防靜電放電損傷的技術(shù)培訓(xùn)，器件采用防ESD包裝，加強(qiáng)了各項(xiàng)防ESD損傷的措施，后來又老練了18400只同種器件，拒收率降低到原來的1/3。

c.某一批“64位隨機(jī)存貯器”，從封裝到成品測試，其成品損失率為2％，該存貯器為肖特基-雙極型大規(guī)模電路，經(jīng)調(diào)查，操作過程中曾使用過塑料盒傳遞器件，由于靜電放電損傷了輸入端的肖特基二極管，使二極管反向特性變軟或短路。

d.一批“雙極模擬開關(guān)”集成電路，在裝上印制電路板，經(jīng)保形涂覆后，少數(shù)樣品出現(xiàn)輸入特性惡化。解剖分析后，發(fā)現(xiàn)輸入端(基極)的鋁金屬化跨過n+保護(hù)環(huán)擴(kuò)散層處發(fā)生短路或漏電，去除鋁后，可發(fā)現(xiàn)n+環(huán)上的氧化層有很小的擊穿孔。由于n+擴(kuò)區(qū)上的氧化層較薄，并且光刻腐蝕的速度較快，因而容易發(fā)生ESD擊穿，版圖設(shè)計(jì)時(shí)，如果必須采用n+擴(kuò)散層作埋層穿接線，其位置應(yīng)慎重選擇，避免輸入端鋁金屬化跨過n+擴(kuò)區(qū)，對于輸入端鋁條跨過n+擴(kuò)區(qū)的雙極電路，使用時(shí)應(yīng)采取必要的防靜電措施。

e.測試和傳遞中出現(xiàn)肖特基TTL電路(54S181、54S420)電性能異常，輸入漏電增大。經(jīng)解剖分析，在金相顯微鏡下觀察芯片表面未發(fā)現(xiàn)任何電損傷痕跡，但在去除鋁和SiO2后，在輸入端的發(fā)射極接觸孔內(nèi)卻發(fā)現(xiàn)了較輕的小坑，再用CP4溶液進(jìn)行腐蝕后小坑變得更加明顯。用“靜電模擬器”進(jìn)行模擬試驗(yàn)，出現(xiàn)的失效現(xiàn)象與它十分類似�？梢娺@種失效是由ESD損傷引起，也可能是其它的輕度電損傷引起。

f.某儀表系統(tǒng)輸入端使用的2N5179超高頻晶體管多次發(fā)生失效，失效模式為放大系數(shù)降低，特別是在小電流下(例如Ic＝100μA)的放大系數(shù)下降到大約為1左右，同時(shí)eb結(jié)出現(xiàn)較大反向漏電。解剖后，在金相顯微鏡下觀察芯片表面，在eb極之間的鋁條上有一個(gè)很小的變色區(qū)，