靜電擊穿和軟擊穿
發(fā)布時(shí)間:2012/10/15 20:17:18 訪問次數(shù):7907
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,超大規(guī)模OV7725-V28A集成電路集成度高、輸入阻抗高,這類器件受靜電的損害越來越明顯。特別是金屬氧化物半導(dǎo)體( MOS)器件的出現(xiàn),靜電放電對(duì)靜電敏感器件的損害主要表現(xiàn):硬擊穿,造成整個(gè)器件的失效和損壞;軟擊穿,造成器件的局部損傷,降低了器件的技術(shù)性能,而留下不易被人們發(fā)現(xiàn)的隱患以致設(shè)備不能正常工作。軟擊穿帶來的危害有時(shí)比硬擊穿更危險(xiǎn),軟擊穿的初期性能稍有下降,產(chǎn)品在使用過程中隨著時(shí)間的推移軟擊穿發(fā)展為元器件的永久性失效,并導(dǎo)致設(shè)備受損。靜電導(dǎo)致器件失效的機(jī)理大致有下面兩個(gè)原因:因靜電電壓而造成的損害,主要有介質(zhì)擊穿、表面擊穿和氣弧放電;因靜電功率而造成的損害,主要有熱二次擊穿、體積擊穿和金屬噴鍍?nèi)廴凇?BR> 現(xiàn)以MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)為例.MOS場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)如圖17.6所示。
從圖17.6中可以看到鋁柵覆蓋在Si02膜上,并蓋住整個(gè)溝道,由于硅氧化膜絕緣性能好,使器件的輸入阻抗高達(dá)l012Q以上,當(dāng)鋁柵上出現(xiàn)靜電荷時(shí),二氧化硅薄膜的高阻抗使其無從泄漏,于是就積聚在鋁柵上。此時(shí)鋁柵和Si02膜以及半導(dǎo)體溝三者相當(dāng)于一個(gè)平板電容器,且二氧化硅的厚度僅有i03A,其耐壓值僅為80~100V,而場(chǎng)效應(yīng)管輸入電容值只有3pF,即使是微量的電荷也會(huì)使電壓升高,當(dāng)電壓超過100V時(shí),會(huì)導(dǎo)致Si02膜被擊穿,致使柵溝相通,器件受損。電壓擊穿時(shí)往往先在某一過電壓下Si02膜的個(gè)別點(diǎn)上出現(xiàn)網(wǎng)點(diǎn)擊穿,以后只要在較低的電壓下即出現(xiàn)大片區(qū)域的雪崩式擊穿,成為永久性失效。有時(shí)高壓靜電直接會(huì)將芯片內(nèi)引線損壞使IC永久性失效,如圖17.7所示。
由靜電放電ESD (Electrostatic Discharge)引起的元器件的擊穿損害是電子工業(yè),特別是電子產(chǎn)品制造業(yè)中最普遍、最嚴(yán)重的靜電危害。在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)中,從元器件的預(yù)處理、插裝、焊接、清洗,至單板測(cè)試、總裝、調(diào)試,直剄包裝、儲(chǔ)存、發(fā)送等工序,由于接觸分離、摩擦、碰撞、感應(yīng)等作用,都會(huì)使與元器件、組件、產(chǎn)品接觸或接近的操作人員、工具、器具及工作臺(tái)面等帶電;加之在生產(chǎn)和工作環(huán)境中廣泛使用合成橡膠、塑料、化纖等高分子絕緣材料制品,而更使帶電加劇,隨時(shí)可能發(fā)生對(duì)器件的ESD損害。
目前,在一般電子裝配廠房?jī)?nèi),不致使靜敏元器件發(fā)生ESD損害的靜電安全電壓為100V,而表中數(shù)據(jù)即使在相對(duì)濕度高達(dá)65%~90%的情況下也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于這一數(shù)值,因此如不采取必要的防護(hù)措施,生產(chǎn)中的ESD危害將是十分嚴(yán)重的。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,超大規(guī)模OV7725-V28A集成電路集成度高、輸入阻抗高,這類器件受靜電的損害越來越明顯。特別是金屬氧化物半導(dǎo)體( MOS)器件的出現(xiàn),靜電放電對(duì)靜電敏感器件的損害主要表現(xiàn):硬擊穿,造成整個(gè)器件的失效和損壞;軟擊穿,造成器件的局部損傷,降低了器件的技術(shù)性能,而留下不易被人們發(fā)現(xiàn)的隱患以致設(shè)備不能正常工作。軟擊穿帶來的危害有時(shí)比硬擊穿更危險(xiǎn),軟擊穿的初期性能稍有下降,產(chǎn)品在使用過程中隨著時(shí)間的推移軟擊穿發(fā)展為元器件的永久性失效,并導(dǎo)致設(shè)備受損。靜電導(dǎo)致器件失效的機(jī)理大致有下面兩個(gè)原因:因靜電電壓而造成的損害,主要有介質(zhì)擊穿、表面擊穿和氣弧放電;因靜電功率而造成的損害,主要有熱二次擊穿、體積擊穿和金屬噴鍍?nèi)廴凇?BR> 現(xiàn)以MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)為例.MOS場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)如圖17.6所示。
從圖17.6中可以看到鋁柵覆蓋在Si02膜上,并蓋住整個(gè)溝道,由于硅氧化膜絕緣性能好,使器件的輸入阻抗高達(dá)l012Q以上,當(dāng)鋁柵上出現(xiàn)靜電荷時(shí),二氧化硅薄膜的高阻抗使其無從泄漏,于是就積聚在鋁柵上。此時(shí)鋁柵和Si02膜以及半導(dǎo)體溝三者相當(dāng)于一個(gè)平板電容器,且二氧化硅的厚度僅有i03A,其耐壓值僅為80~100V,而場(chǎng)效應(yīng)管輸入電容值只有3pF,即使是微量的電荷也會(huì)使電壓升高,當(dāng)電壓超過100V時(shí),會(huì)導(dǎo)致Si02膜被擊穿,致使柵溝相通,器件受損。電壓擊穿時(shí)往往先在某一過電壓下Si02膜的個(gè)別點(diǎn)上出現(xiàn)網(wǎng)點(diǎn)擊穿,以后只要在較低的電壓下即出現(xiàn)大片區(qū)域的雪崩式擊穿,成為永久性失效。有時(shí)高壓靜電直接會(huì)將芯片內(nèi)引線損壞使IC永久性失效,如圖17.7所示。
由靜電放電ESD (Electrostatic Discharge)引起的元器件的擊穿損害是電子工業(yè),特別是電子產(chǎn)品制造業(yè)中最普遍、最嚴(yán)重的靜電危害。在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)中,從元器件的預(yù)處理、插裝、焊接、清洗,至單板測(cè)試、總裝、調(diào)試,直剄包裝、儲(chǔ)存、發(fā)送等工序,由于接觸分離、摩擦、碰撞、感應(yīng)等作用,都會(huì)使與元器件、組件、產(chǎn)品接觸或接近的操作人員、工具、器具及工作臺(tái)面等帶電;加之在生產(chǎn)和工作環(huán)境中廣泛使用合成橡膠、塑料、化纖等高分子絕緣材料制品,而更使帶電加劇,隨時(shí)可能發(fā)生對(duì)器件的ESD損害。
目前,在一般電子裝配廠房?jī)?nèi),不致使靜敏元器件發(fā)生ESD損害的靜電安全電壓為100V,而表中數(shù)據(jù)即使在相對(duì)濕度高達(dá)65%~90%的情況下也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于這一數(shù)值,因此如不采取必要的防護(hù)措施,生產(chǎn)中的ESD危害將是十分嚴(yán)重的。
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