集成電路ESD防護(hù)淺析

郭昌宏，周金成，李習(xí)周，張易勒

(天水華天科技股份有限公司，甘肅 天水 741000)

靜電是一種客觀存在的自然現(xiàn)象，產(chǎn)生的方式多種，如接觸、摩擦、電器間感應(yīng)等。人體自身的動作或與其他物體的接觸、分離、摩擦或感應(yīng)等因素，能夠產(chǎn)生幾千伏甚至上萬伏的靜電。

兩個(gè)電勢不同的物體相接觸會造成電荷在兩個(gè)物體間的轉(zhuǎn)移，直到二者電勢相等，電荷分配完畢。當(dāng)帶有電荷的半導(dǎo)體器件上電的一剎那，電荷泄放通路形成瞬間高脈沖形成導(dǎo)電通路，器件引腳所吸收的高能脈沖損傷芯片。

1 電子行業(yè)的困擾

隨著我國電子產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展和技術(shù)水平不斷提高，高分子材料、大規(guī)模IC、微電子器件廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域及電子產(chǎn)品中，靜電放電（Electrostatic Discharge，ESD）造成的損傷給企業(yè)造成了重大的危害。因此，靜電防護(hù)技術(shù)受到企業(yè)的普遍重視。ESD是造成所有電子元器件或IC系統(tǒng)過度電應(yīng)力破壞的主要元兇。因?yàn)殪o電通常瞬間釋放的電壓非常高（超過幾千伏），這種損傷是毀滅性和永久性的，會造成電路直接燒毀。所以預(yù)防靜電損傷是所有IC設(shè)計(jì)和制造的頭號難題。ESD現(xiàn)象存在集成電路芯片的制造、運(yùn)輸、使用過程中，芯片的外部環(huán)境或者內(nèi)部結(jié)構(gòu)積累一定量的電荷，這些積累的電荷會瞬間通過芯片的管腳進(jìn)入集成電路內(nèi)部，在集成電路內(nèi)部的電流峰值可達(dá)到數(shù)安培，這個(gè)瞬態(tài)大電流足以將芯片燒毀，如圖1所示。

圖1 集成電路內(nèi)部ESD失效SEM圖像

1.1 ESD對IC的放電方式

根據(jù)ESD產(chǎn)生的機(jī)理及其對IC放電的不同方式，通常將靜電放電分為三類模型。……