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ESD&EOS導致的失效現象越來(lái)越普遍，尤其是在半導體行業(yè)發(fā)展日益興盛的大背景下，對ESD&EOS的關(guān)注與日俱增。

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

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定的功能。一般較容易通過(guò)功能檢測發(fā)現。

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，器件電參數可能仍然合格或略有變化。

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

3.典型案例

失效圖示

試驗復現

結論

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，離子棒對此位置的除靜電能力有弱化。

失效圖示

試驗復現

結論

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

1.機器模型：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

EOS的碳化面積較大，一般過(guò)功率燒毀會(huì )出現原始損傷點(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)脂碳化現象，周邊樹(shù)脂出現裂紋。

試驗復現

驗證方法:使用正常樣品在兩個(gè)引腳上分別接入12V電源正負極進(jìn)行復現試驗。

結論

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)現樣品晶圓位置均發(fā)現有燒傷痕跡，擊穿位置樹(shù)脂高溫碳化，為過(guò)流過(guò)壓導致。

試驗復現

TVS管擊穿FA分析圖

擊穿驗證之后進(jìn)行開(kāi)封檢測，發(fā)現復現樣品晶圓位置均發(fā)現有燒傷痕跡，與異常品失效發(fā)生類(lèi)似。

結論

晶圓表面發(fā)現有過(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，復現品晶圓位置失效與異常品類(lèi)似。

9V樣品取下濾波電容，使其輸出不穩定，TVS被擊穿，短路失效。

據此判斷，TVS管為過(guò)壓導致失效，樣品輸出不穩定時(shí)有擊穿TVS管的可能。

隨著(zhù)電子行業(yè)對產(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)行檢測分析的一個(gè)目的是預防失效，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)程中的規范性有極大相關(guān)性。在實(shí)際應用中，建議可以用以下措施規避因靜電導致的損傷：

1.連接并接地所有的導體；

2.控制非導體的靜電；

3.運輸和存儲時(shí)保護性包裝；

4.使用高規格的耐壓材料。

新陽(yáng)檢測中心有話(huà)說(shuō)：

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