【正文】 采用 MOS晶體管本身 利用源 漏穿通電壓保護(hù)。(a). 等效電路 (b). Vmos與 V0的關(guān)系Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路可靠性與可靠性物理可靠性物理61（ 2） 擴(kuò)散電阻保護(hù)法 在輸入端和柵氧化膜之間加一 25K的擴(kuò)散電阻，提供一分布網(wǎng)絡(luò) 《 分布電阻－二極管網(wǎng)絡(luò) 》 圖中 rs′ 為單位長度的串聯(lián)電阻， rd為單位長度的動態(tài)電阻 擴(kuò)散電阻保護(hù)(a) 等效電路； (b) Vmos與 V0的關(guān)系Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路可靠性與可靠性物理可靠性物理62 這時，加于 MOS器件上的電壓為：V0≧ BDV式中 是分布電阻網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗， xr是電阻長度。 v 這三類敏感程度分法無一統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，共同點是無任何保護(hù)的 MOS器件對 ESD最為敏感，而加保護(hù)網(wǎng)絡(luò)后便可由 I類降為 II類，即器件的靜電敏感性可因保護(hù)網(wǎng)絡(luò)而鈍化。v 不嚴(yán)格的定義為 “導(dǎo)致器件失效的 ESD電壓 ”，根據(jù)這個定義，在實際測定中，再具體規(guī)定器件的失效判據(jù)，重復(fù)脈沖次數(shù)等，于是出現(xiàn)了多種不同的測定和實驗方法。 ESD損傷閾值電壓定義： 導(dǎo)致器件突發(fā)性完全失效的最低的靜電放電的單脈沖電壓。 Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路可靠性與可靠性物理可靠性物理51 二、潛在性失效 當(dāng)帶電體的靜電勢或其貯存的能量較低 ,或 ESD回路有限流電阻存在，一次ESD后不足以引起器件突發(fā)性的完全失效，但實驗發(fā)現(xiàn)靜電損傷是有累積性的，它不僅影響成品率，也影響整機(jī)壽命。v 對 p溝器件柵－漏呈現(xiàn)二極管特性。 Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路可靠性與可靠性物理可靠性物理50IV,對于鋁柵器件，擊穿后， Al－ SiO2發(fā)生放熱界面反應(yīng)， Al很快浸透 SiO2，造成柵漏嚴(yán)重漏電，甚至短路。v 金屬化與源、漏擴(kuò)散區(qū)邊緣重疊，電場集中 。 TTL晶體管 ESD后損傷部位示意圖Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路可靠性與可靠性物理可靠性物理49III,對于某些金屬化覆蓋的薄氧化層（ 3000A)器件，其突發(fā)性完全失效往往表現(xiàn)為過電壓引起的薄氧化層的擊穿。Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路可靠性與可靠性物理可靠性物理46Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路可靠性與可靠性物理可靠性物理47⑵ ESD 引起過電流損傷的規(guī)律。Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路可靠性與可靠性物理可靠性物理45 靜電損傷的失效模式v 其一是突發(fā)性的完全失效v 其二是潛在性失效一 突發(fā)性完全失效 1,突發(fā)性完全失效是器件的一個或多個參數(shù)突然發(fā)生了飛躍式的變化，完全失去預(yù)定功能作用的一種失效。Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路可靠性與可靠性物理可靠性物理38Iii,當(dāng)輸入信號電平低于其閾值電壓，該保護(hù)網(wǎng)絡(luò)視為開路， MOS器件正常工作，這時人體 ESD的場模型等效電路簡化為： 人體對 MOS器件放電的場模型等效電路Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路可靠性與可靠性物理可靠性物理39v采用拉普拉斯變換法，得到器件兩端電壓（ VD Vpr)（ )式中 ,MOS FET的輸入電阻 Ri很大 ,可視為開路 ,即 Ri→ ?Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路可靠性與可靠性物理可靠性物理40Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路可靠性與可靠性物理可靠性物理41 圖中， CD為器件管殼對地電容， VD和 RD分別為器件的結(jié)壓降和串聯(lián)電阻， RC為接觸電阻， V為管殼所帶的靜電勢，這時 時間常數(shù) :峰值電流:荷電器件 ESD模型放電電流:2 荷電器件的靜電放電模型v雙極型器件放電等效電路 :Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路可靠性與可靠性物理可靠性物理42Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路可靠性與可靠性物理可靠性物理43Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路可靠性與可靠性物理可靠性物理443 場感應(yīng)靜電放電模型 I,對于一個無任何外引線的 MOS電容，其置于一個靜電場中時，氧化層介質(zhì)有感應(yīng)電場 ,但由于 SiO2或 Si的介電常數(shù)比空氣大，其內(nèi)電場強(qiáng)度勢必比器件外部空氣中的場強(qiáng)低 ,一般 SiO2不會發(fā)生擊穿。 。 對于 MOS器件及某些帶有 MOS電容內(nèi)補(bǔ)償?shù)倪\算放大器，這種損傷尤為突出。Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路可靠性與可靠性物理可靠性物理28v 器件在單脈沖功率沖擊下失效的閾值功率密度Wunsch和 Bell從一維線性熱流理論出發(fā)，得到如下半經(jīng)驗公式：Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路可靠性與可靠性物理可靠性物理29Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路可靠性與可靠性物理可靠性物理30思路： 求 Vp 先求 RDpav = 480 t1/2 t = 5τp τp = (Rp+RD+RC)Cp Pav~pav Pav = pav這時， ESD通路電阻vESD電流在有效 Aeff范圍放電面積內(nèi)必然產(chǎn)生焦耳熱 ,引起結(jié)溫升 ,形成不穩(wěn)定的熱斑 ,甚至熱奔。Aeff為器件放電時的有效放電面積。靜電勢 Vp一般為 102104V，與人體相互摩擦生電的材料種類及空氣濕度有關(guān)。Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路可靠性與可靠性物理可靠性物理24三 ,幾種靜電放電模型1,荷電人體的靜電放電模型 帶有靜電勢 Vp的人體可用集總元件電容 Cp,電阻 R串聯(lián)表示。 2,器件本身作為電容器的一個極板而存儲電荷，當(dāng)某一電極與地接觸時，放電脈沖可以引起器件失效。2,電效應(yīng)： 器件與地不接觸，沒有直接對地的放電通路 ,而是將存儲電荷傳到器件，放電瞬間產(chǎn)生過電壓 ,導(dǎo)致介質(zhì)擊穿。 若 Ra與 Rg并聯(lián)后在 1013數(shù)量級，則放電時間 : RC＝ 103S＝ 17min,不易對器件造成靜電損傷。Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路可靠性與可靠性物理可靠性物理17 2，電子元器件操作環(huán)境的靜電源 Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路可靠性與可靠性物理可靠性物理183，器件本身也是一個靜電源 雙列直插式陶瓷封裝器件本身帶的靜電4，帶靜電塵埃的污染Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路可靠性與可靠性物理可靠性物理19 靜電放電（ ESD） (a) 靜電荷的產(chǎn)生一，靜電放電過程用 RC回路模擬圖 a，設(shè)想一電源對 100pf電容充電到 1000V，其所含電量 Q＝ CV=107C,存儲能量 :E＝ 189。Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路可靠性與可靠性物理可靠性物理13一，構(gòu)成對半導(dǎo)體器件損傷的各種靜電源 對半導(dǎo)體電路產(chǎn)生影響的靜電源主要有絕緣體、人造材料和人體，其中人體是最重要的靜電源。v 靜電的產(chǎn)生及其大小與環(huán)境濕度和空氣中的離子濃度密切相關(guān)： 在相對濕度高的場合靜電勢較低；在相對濕度低的場合靜電勢就高。Semiconductor Reliability Reliability Physics集成電路可靠性與集成電路