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安泰科普:什么是静电防护?具有什么作用?

发布:2022-06-01

随着微电子技术的飞速发展,特别是随着集成电路特征尺寸的减小以及mos集成电路的广泛使用,新型集成电路普遍具有线间距短、线细、集成度高、运算速度快、低功率和输入阻抗高等特点,因而导致这类器件对静电放电越来越敏感。
       微电子器件的静电放电损伤,其失效机理可分为两类:一类是与电流有关的失效,如pn结的损伤,接触孔合金钉,金属/多晶硅互联线或电阻烧坏;另一类是与电压有关的失效,栅氧化层击穿是最常见的电压型失效。
      半导体器件静电放电损伤故障模式主要表现为:介质击穿、铝互连线损伤与烧熔、硅片局部区域熔化、pn 结损伤与热破坏短路、扩散电阻与多晶电阻损伤(包括接触孔损伤)、触发cmos 集成电路内部寄生的可控硅闩锁效应,导致器件被过大电流烧毁。
如果带电体的静电势或存储的静电能量较低,或静电放电回路有限流电阻存在,一次静电放电脉冲不足以引起器件发生突发性完全失效。但它会在器件内部造成轻微损伤,这种损伤有事积累性的。
      随着静电放电脉冲次数的增加,器件的损伤阈值电压逐渐下降,器件的电参数逐渐劣化,这类失效称为潜在性失效。潜在性失效的表现形式往往是器件的使用寿命缩短,或者一个本来不会使器件损伤的小脉冲却使该器件失效。潜在性失效降低了器件抗静电的能力,降低了器件的使用可靠性。
      半导体器件潜在性失效主要表现为:栅氧化层损伤、栅氧化物愈合/短路、保护回路受损、电荷陷阱、pn结衰减。通过对历史案例的分析,元器件静电放电失效频发一方面原因在于研制单位在元器件研制过程中缺乏防静电设计,另一方面设计师在元器件选型时只关注产品的电气性能和外形尺寸,为考虑元器件的抗静电能力,同时各场所单位也未进行有效的静电放电防护。
      静电保护元件的根本作用是将静电放电损害过电压嵌位,防止高压进入内部电路而损坏器件。 电子产品的静电防护除了源头上降低静电的进入,更需要注意的是当静电放电发生时,如何把静电伤害降到最低的方法是:在电路设计中,添加esd静电保护二极管,当发生esd现象时,保护元件迅速动作,释放过电压,从而达到保护电路的目的。

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