半导体器件常常因静电放电而失效.弄清楚失效的根源并遵守设计规则,就有助于避免这种失效.
ESD(静电放电)是导致电子器件失 效的主要原因,它可以在任何阶段——从制造到测试、组装、生产、现场运行以及现场 PC 装配等——影响电子器件的功能.专家估计,1994 年全世界电子行业因 ESD 造成的损失超过 900 亿美元(参考文献 1).ESD 的发生原因是电荷在某一表面的累积,如摩擦生电.但是,由于电子产品的快速小型化,导致器件的几何尺寸缩小,其中包括层厚度,因此这些高密度器件就很容易受到很小 ESD 造成的损坏.
造成ESD的人为原因包括人造地毯、人造地板、羊毛服装、尼龙服装、塑料家具、塑料扇叶的风扇、普通塑料容器、带塑料吸嘴的去焊器、不导电的鞋、人造地板垫、玻璃纤维容器、普通塑料袋以及类似的材料.使用塑料零件的机器也可以成为静电的来源,因为塑料部件之间的相互摩擦会积累电荷.设备产生的高强度电磁场也会在邻近元件中感应产生静电荷.
静电是一种看不见的破坏力,会对电子元器件产生影响.ESD 未必总造成元器件的完全失效;它会造成一般测试无法检测到的元器件潜在缺陷.这种“脆弱”的元器件在系统工作期间,在恶劣环境条件下,更可能在现场发生失效.在制造、储存、运输、包装、组装、测试阶段采取一些简单的预防措施,再适当地设计电路,就可以减少由 ESD 造成的损坏影响.对于半导体器件来说,如果有一个强电场施加在器件结构中的氧化物薄膜上,则该氧化物薄膜就会因介质击穿而损坏.很细的金属化迹线会由于大电流而损坏,并会由于浪涌电流造成的过热而形成开路.PN 结的失效可能是由于“电流拥塞”效应而引起的,这种效应在大电流通过 PN 结造成大电流密度时发生.ESD 造成的潜在缺陷可能使器件在以后更容易损坏,并且可能使器件时好时坏.
