減小ESD引起的停機(jī)時(shí)間半導(dǎo)體器件常常因靜電放電而失效。弄清楚失效的根源并遵守設(shè)計(jì)規(guī)則,就有助于避免這種失效。ESD（靜電放電）是導(dǎo)致電子器件失效的主要原因,它可以在任何階段——從制造到測試、組裝、生產(chǎn)、現(xiàn)場運(yùn)行以及現(xiàn)場PC裝配等——影響電子器件的功能。專家估計(jì),1994年全世界電子行業(yè)因ESD造成的損失超過900億美元（參考文獻(xiàn)1）。ESD的發(fā)生原因是電荷在某一表面的累積,如摩擦生電。但是,由于電子產(chǎn)品的快速小型化,導(dǎo)致器
減小ESD引起的停機(jī)時(shí)間 半導(dǎo)體器件常常因靜電放電而失效。弄清楚失效的根源并遵守設(shè)計(jì)規(guī)則,就有助于避免這種失效。
ESD（靜電放電）是導(dǎo)致
電子器件失 效的主要原因,它可以在任何階段——從制造到測試、組裝、生產(chǎn)、現(xiàn)場運(yùn)行以及現(xiàn)場 PC 裝配等——影響電子器件的功能。專家估計(jì),1994 年全世界電子行業(yè)因 ESD 造成的損失超過 900 億美元（參考文獻(xiàn) 1）。ESD 的發(fā)生原因是電荷在某一表面的累積,如摩擦生電。但是,由于電子產(chǎn)品的快速小型化,導(dǎo)致器件的幾何尺寸縮小,其中包括層厚度,因此這些高密度器件就很容易受到很小 ESD 造成的損壞。
造成ESD的人為原因包括人造地毯、人造地板、羊毛服裝、尼龍服裝、塑料家具、塑料扇葉的風(fēng)扇、普通塑料容器、帶塑料吸嘴的去焊器、不導(dǎo)電的鞋、人造地板墊、玻璃纖維容器、普通塑料袋以及類似的材料。使用
塑料零件的機(jī)器也可以成為靜電的來源,因?yàn)樗芰喜考g的相互摩擦?xí)e累電荷。設(shè)備產(chǎn)生的高強(qiáng)度電磁場也會在鄰近元件中感應(yīng)產(chǎn)生靜電荷。
靜電是一種看不見的破壞力,會對
電子元器件產(chǎn)生影響。ESD 未必總造成元器件的完全失效;它會造成一般測試無法檢測到的元器件潛在缺陷。這種“脆弱”的元器件在系統(tǒng)工作期間,在惡劣環(huán)境條件下,更可能在現(xiàn)場發(fā)生失效。在制造、儲存、運(yùn)輸、包裝、組裝、測試階段采取一些簡單的預(yù)防措施,再適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)電路,就可以減少由 ESD 造成的損壞影響。對于半導(dǎo)體器件來說,如果有一個(gè)強(qiáng)電場施加在器件結(jié)構(gòu)中的氧化物薄膜上,則該氧化物薄膜就會因介質(zhì)擊穿而損壞。很細(xì)的
金屬化跡線會由于大
電流而損壞,并會由于浪涌電流造成的過熱而形成開路。PN 結(jié)的失效可能是由于“電流擁塞”效應(yīng)而引起的,這種效應(yīng)在大電流通過 PN 結(jié)造成大電流密度時(shí)發(fā)生。ESD 造成的潛在缺陷可能使器件在以后更容易損壞,并且可能使器件時(shí)好時(shí)壞。
ESD 與閂鎖效應(yīng)
ESD 和相關(guān)的電壓瞬變都會引起閂鎖效應(yīng)（latch-up）,這是半導(dǎo)體器件的主要失效之一。在閂鎖情況下,器件在電源與地之間形成短路,造成大電流、EOS（電過載）和器件損壞。CMOS器件之所以因閂鎖效應(yīng)而特別容易損壞,乃是因?yàn)?b>電感會在器件的寄生電容中累積。另外,氧化物材料中任何原子一級的缺陷都會降低氧化物層的介電強(qiáng)度,使器件很容易因靜電電壓而失效（見本文網(wǎng)頁版的附文《ESD 閂鎖效應(yīng)的模型》）。
電子系統(tǒng)中常見的 ESD 問題是通信接口器件,如 RS-232驅(qū)動器和接收器的失效。這些器件在 ESD 脈沖通過人們頻繁插拔的電纜互聯(lián)傳播時(shí),在電纜接觸到未端接連接器的帶電表面時(shí),就會損壞。當(dāng)這些 ESD 脈沖的頻率超過 1 GHz 時(shí),PC 電路板的印制線和小段電纜就會像天線一樣,接收這些干擾信號。
圖 1 示出了最近對一種頻繁失效的 CMOS 數(shù)據(jù)收發(fā)器IC進(jìn)行的 ESD 閂鎖效應(yīng)調(diào)查的結(jié)果：在某些情
