电子工业品静电放电损坏原理及除静电

电子工业品静电放电损坏原理及除静电
3.介质击穿
    加在绝缘区两端的电压超过介质固有的击穿电压时,就
要发生介质击穿。这种失效主要是由于电压而不是由于功率
造成的。根据脉冲能量的大小,可以导致元器件全面退化或
有限的性能降低。例如,如果在穿通的过程中,脉冲能量不
足以使击穿的电极材料熔化,则该元器件可以在电压击穿后
恢复。然而,这种事故之后,通常会呈现出较低的击穿电压
或增大的漏电流,但元器件却没有发生致命的失效。但是,
这种类型失效能引起潜在缺陷,若继续使用则会导致元器件
失效。绝缘层的击穿电压是脉冲上升时间的函数,这是因为
绝缘材料的雪崩击穿需要时问。
    MOs晶体管或M0s电容器由EsD引起的主要损伤机理
之一是栅氧化层击穿。当加在栅氧化层上的电压超过介质的
耐压时,就会发生栅穿失效。一旦发生栅击穿,当存在足够
   大的静电能量时,击穿点就会出现短路。由于铝栅MOs器
件的栅必须覆盖源极和漏极,即栅金属与源、漏极扩区边缘
重叠,并且该处存在薄栅氧化层与厚栅氧化层交接的台阶。
又由于两次不同的速率的氧化工艺造成台阶处存在应力集
中,甚至存在微裂缝,因而导致该处介质击穿强度下降。所
以台阶处最容易发生ESD击穿。
  4.气体电弧放电
  如果元器件中未被钝化的薄层电极之问间距很小,气体
电弧放电能使元器件的电性能降低,也会引起金属气化并使
金属离开电极。在熔融和熔断时,金属聚拢而流动或沿电极
方向而断开。在间隙处存在细小的金属球,但尚不足以引起
桥接。对没有钝化层覆盖的薄金属电极,短路不会成为一个
主要问题。
    厚度为0.4um,间距为3.0um的薄金属电极的声表面
波带通滤波器,曾经发现存在因静电放电引起工作性能降低
的情况。对于有钝化层、易出现反型界面的有源结的大规模
集成电路来说,封装件内的气体电弧放电能使正电荷附着在
芯片上,使表面出现反型,从而引起失效。采用非导电性盖
板的器件,特别容易发生这种失效情况。但是,采用石英盖
板的紫外线可擦除可编程只读存储器,由于紫外线可通过石
英盖板中和气体电弧放电产生的积聚电荷,所以可使这种效
应得到减弱。
    5.表面击穿
    对于垂直结,表面击穿被认为是表面处的结空间电荷区
域变窄,引起局部雪崩倍增的过程。由于表面击穿与多种因
素有关,如几何尺寸、掺杂程度、晶格不连续性或表面平整
度等,因此,表面击穿期间消耗的功率通常是无法预计的。
表面击穿的毁坏区域使结周围有大的漏电流通路,从而使结
的作用消失。这种效应与介质击穿一样,属于电压敏感效
应,与脉冲上升时问有关。在热效应没有发生而电压超过表
面击穿电压阈值时,通常会发生表面击穿。表面失效的另一
种模式是在绝缘材料周围发生电弧,它类似于金属导电层的
气体电弧放电,只是它发生在金属和半导体之间。
以上资料参考:
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  6.体击穿
  体击穿是在结区由于局部高温致使结的参数变化形成
的。由于局部高温会使金属导电层熔化或杂质扩散,从而导
致结参数发生很大变化,通常的结果是形成与结并联的电阻
通路。这种效应通常发生在热二次击穿之后。