半导体器件的电气过应力和静电放电故障——第三部分
时间:10-02
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遭受ESD应力的IC有着明显的故障特征。高电流会融化半导体结构的不同区域(ESD-HBM),而高电场则会破坏电介质(ESD-CDM)。ESD引发的最常见故障模式就是输入/输出引脚处漏电或电阻短路,通过测试台或ATE测试检测现场返修的产品就能发现这种情况。其它故障模式包括高关闭电流(IDDS)、供电电流(IDD)和无输出等开放引脚。开路和短路可通过I-V曲线跟踪测试台观察到。内部电路损坏检测则需要高级故障分析技术。在本节中,我们将详细介绍ESD/EOS损坏器件的电气和物理分析。
HBM和CDM代表不同的EOS类型。EOS和ESD可以多种方式损坏半导体器件。大多数EOS和ESD造成的故障都跟以下故障机制有关:
● 热损坏或燃烧金属化
● 氧化物或电介质击穿
● 接触损坏或结点损坏
热损坏
热损坏是一种EOS和ESD机制。由于EOS-ESD事件中生成大量热量,金属导体或电阻接头熔化。作为保险丝的金属线熔化变成开路。EOS、ESD-HBM事件中会观察到金属熔化。不过,如果导体膜较厚,金属会部分熔化,可能影响器件的功能。如果金属线电阻为R,电流为IESD,那么产生的功耗为P=I2ESD*R。当局部热量造成温度上升到金属线的熔点时,就会出现金属熔化。以下给出了一些EOS和ESD-HBM的实例。
在图7中,器件的引脚至引脚I/V曲线没出现短路、开路等不正常情况,但取下后SEM出现燃烧金属化。
图7:EOS造成的燃烧金属化图示
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