ESD與EOS失效案例分享

目前，在電子元器件失效分析領(lǐng)域，我們發(fā)現(xiàn)ESD&EOS導(dǎo)致的失效現(xiàn)象越來(lái)越普遍，尤其是在半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展日益興盛的大背景下，對(duì)ESD&EOS的關(guān)注與日俱增。

上一期的分享，ESD與EOS知識(shí)速遞我們著重介紹了ESD與EOS的概念與差異。本期內(nèi)容主要涉及兩者在實(shí)際情況中的失效表現(xiàn)，其中選取了部分典型失效案例進(jìn)行呈現(xiàn)。

1.即時(shí)失效

即時(shí)失效又稱(chēng)突發(fā)失效，指的是元器件受到靜電放電損傷后，突然完全或部分喪失其規(guī)定的功能。一般較容易通過(guò)功能檢測(cè)發(fā)現(xiàn)。

2.延時(shí)失效

延時(shí)失效又稱(chēng)潛在失效，指靜電放電能量較低，或放電回路有限流電阻，僅造成輕微損傷，器件電參數(shù)可能仍然合格或略有變化。

一般不容易通過(guò)功能檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，而且失效后很難通過(guò)技術(shù)手段確認(rèn)。

3.典型案例

失效圖示

試驗(yàn)復(fù)現(xiàn)

結(jié)論

不良發(fā)生位置集中于CF表偏貼合端子部的左邊，距離離子棒約50cm。因距離過(guò)大，離子棒對(duì)此位置的除靜電能力有弱化。

失效圖示

試驗(yàn)復(fù)現(xiàn)

結(jié)論

經(jīng)過(guò)靜電耐圧試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，樣品1在兩種破壞類(lèi)型中，情況分別為：

1.機(jī)器模型：使用2-3kV ESD痕跡發(fā)生；

2.人體模型：使用3-4kV ESD痕跡發(fā)生；

樣品2在兩種破壞類(lèi)型中，情況分別為：

1.機(jī)器模型：使用12-14kV ESD痕跡發(fā)生；

2.人體模型：使用24-28kV ESD痕跡發(fā)生。

過(guò)電壓，過(guò)電流，過(guò)功率，過(guò)電燒毀

1.失效表現(xiàn)

EOS的碳化面積較大，一般過(guò)功率燒毀會(huì)出現(xiàn)原始損傷點(diǎn)且由這點(diǎn)有向四周輻射的裂紋，且多發(fā)于器件引腳位置。

2.典型案例

失效圖示

說(shuō)明: 空洞異常處有因局部受熱造成的表面樹(shù)脂碳化現(xiàn)象，周邊樹(shù)脂出現(xiàn)裂紋。

試驗(yàn)復(fù)現(xiàn)

驗(yàn)證方法:使用正常樣品在兩個(gè)引腳上分別接入12V電源正負(fù)極進(jìn)行復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)。

結(jié)論

接上12.0V電源瞬間，兩電極之間有被燒壞的聲音，電流瞬間升高，電壓下降。兩引腳之間阻抗測(cè)試顯示為OL，說(shuō)明二者之間經(jīng)過(guò)反接12V電壓被大電流瞬間擊穿斷開(kāi)。

失效圖示

說(shuō)明：樣品開(kāi)封發(fā)現(xiàn)樣品晶圓位置均發(fā)現(xiàn)有燒傷痕跡，擊穿位置樹(shù)脂高溫碳化，為過(guò)流過(guò)壓導(dǎo)致。

試驗(yàn)復(fù)現(xiàn)

TVS管擊穿FA分析圖

擊穿驗(yàn)證之后進(jìn)行開(kāi)封檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)復(fù)現(xiàn)樣品晶圓位置均發(fā)現(xiàn)有燒傷痕跡，與異常品失效發(fā)生類(lèi)似。

結(jié)論

晶圓表面發(fā)現(xiàn)有過(guò)流過(guò)壓擊穿的痕跡，即樹(shù)脂高溫碳化；

DC直流電源加壓到18V，TVS管被擊穿短路，復(fù)現(xiàn)品晶圓位置失效與異常品類(lèi)似。

9V樣品取下濾波電容，使其輸出不穩(wěn)定，TVS被擊穿，短路失效。

據(jù)此判斷，TVS管為過(guò)壓導(dǎo)致失效，樣品輸出不穩(wěn)定時(shí)有擊穿TVS管的可能。

隨著電子行業(yè)對(duì)產(chǎn)品的可靠性要求越來(lái)越高，失效分析的重要性日益凸顯。進(jìn)行檢測(cè)分析的一個(gè)目的是預(yù)防失效，那關(guān)于減少ESD&EOS造成的損傷，我們可以從防止電荷產(chǎn)生、防止電荷積累、減慢放電這三個(gè)方面進(jìn)行入手。

由于ESD&EOS的產(chǎn)生與生產(chǎn)工藝過(guò)程中的規(guī)范性有極大相關(guān)性。在實(shí)際應(yīng)用中，建議可以用以下措施規(guī)避因靜電導(dǎo)致的損傷：

1.連接并接地所有的導(dǎo)體；

2.控制非導(dǎo)體的靜電；

3.運(yùn)輸和存儲(chǔ)時(shí)保護(hù)性包裝；

4.使用高規(guī)格的耐壓材料。

新陽(yáng)檢測(cè)中心有話說(shuō)：

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