【靜電放電測試儀分享】靜電放電可以改變半導(dǎo)體器件的電性能，使它降級或損壞。靜電放電也會擾亂電子設(shè)備的正常操作，引起設(shè)備故障或損壞。靜電荷還會在無塵室引起麻煩。帶電表面能夠吸引污染物，使它們在環(huán)境中移動困難。當(dāng)硅晶體或器件的電路部分沾染了灰塵，就會造成電路不可預(yù)料的缺陷并影響其產(chǎn)品質(zhì)量。
一、靜電危害造成的損失
隨著電子系統(tǒng)體積的小型化和運(yùn)算速度的高速化，電子器件對靜電的敏感度越來越高。如今ESD在各方面影響著工業(yè)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的質(zhì)量。盡管人們在過去幾十年中付出了巨大的努力，ESD仍然對產(chǎn)品的產(chǎn)量、成本、質(zhì)量、可靠性和利潤諸方面產(chǎn)生不可忽視的影響?？梢妼Π雽?dǎo)體器件的靜電損傷及防護(hù)進(jìn)行研究具有很大的現(xiàn)實意義。
二、電子產(chǎn)品靜電危害的特點(diǎn)
1、普遍性和隨機(jī)性
只要電子元器件接觸或靠近超過其靜電放電敏感電壓閾值的帶電體存在，就有可能發(fā)生靜電放電損傷，而由于靜電可以在任何兩種物體接觸分離的條件下產(chǎn)生，故電子元器件的靜電放電損傷有可能在產(chǎn)品從加工制造到使用維護(hù)的任一環(huán)節(jié)、任一步驟時發(fā)生，具有很大的普遍性和隨機(jī)性。
2、隱藏性
在電子器件的制造和使用過程中，常常需要人的操作。一般情況下，人體操作過程常常會帶上靜電。發(fā)生靜電放電時，人體一般并無感覺，而電子元器件卻在人們不知不覺中受到損傷。電子產(chǎn)品在生產(chǎn)線上，器件由于帶電也會發(fā)生靜電放電，會在不知不覺中使器件受到損傷。
三、電子器件靜電損傷的失效類型
一般將電子器件靜電損傷的失效類型分為突發(fā)性失效和潛在性失效。
突發(fā)性失效是指當(dāng)電子器件暴露在ESD環(huán)境中時，電路參數(shù)可能明顯發(fā)生變化，它的功能可能喪失。ESD可能引起金屬熔化，造成短路或短路或者絕緣層擊穿等，使器件的電路遭到永久性破壞。這類失效一般可以再裝運(yùn)之前的成品測試中檢查出來。如果ESD發(fā)生在檢測之后，損傷情況只能在以后的使用過程中暴露出來。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料表明，在受靜電損傷的半導(dǎo)體器件中，突發(fā)性失效約占失效總數(shù)的10%。
潛在性失效是指當(dāng)器件暴露在ESD環(huán)境中，可能引起器件性能的部分退化，但是并不影響它發(fā)揮應(yīng)有的功能。然而，器件的生命周期大大縮短。如果產(chǎn)品或系統(tǒng)中使用了這類器件，則可能提前報廢，對這種失效的修復(fù)花費(fèi)昂貴。這種類型是由于帶電體所帶靜電位或存儲的靜電能量較低，或靜電放電時電路中有限流電阻存在，那么，一次靜電放電脈沖可能不足以引起電子元器件的完全失效，但它會在元器件內(nèi)部造成輕度損傷。這種損傷具有累加性，隨著所遭受的靜電放電脈沖次數(shù)的加多，使器件的靜電損傷電壓閾值逐漸下降，或使元器件的參數(shù)緩慢變壞，在某一不可預(yù)測的時刻發(fā)生失效，喪失工作能力。這種失效事先難以檢測，也不可能進(jìn)行應(yīng)力篩選，故只能任其在元器件工作壽命中發(fā)生，造成電子元器件本身、組件或整機(jī)設(shè)備的可靠性降低。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料表明，潛在性緩慢失效占電子元器件靜電放電失效總數(shù)的90%，因此其危害性甚大。
使用合適的靜電測試儀可以相對容易的確定突發(fā)性損傷。一般的檢測過程即可勝任。然而，利用現(xiàn)有的技術(shù)很難檢測出器件的潛在性失效，尤其當(dāng)器件已經(jīng)安裝在系統(tǒng)中之后，更加困難。
四、造成器件靜電危害的基本ESD事件
一般來說，器件的ESD損傷由下列三種情況之一造成：直接對器件的靜電放電，帶電器件對其他導(dǎo)體的靜電放電和場感應(yīng)放電。靜電放電敏感器件對靜電放電的敏感程度由器件對放電能量的消散能力和對電壓的耐受能力衡量。這叫做器件的ESD敏感度。
五、電子器件靜電放電損傷失效機(jī)理
靜電放電造成電子器件損傷的失效機(jī)理包括：熱二次擊穿、金屬導(dǎo)電層熔融、介質(zhì)擊穿、氣體電弧放電、表面擊穿和體擊穿。其中，熱二次擊穿、金屬導(dǎo)電層熔融和體擊穿主要決定于放電電流或功率，介質(zhì)擊穿、氣體電弧放電和表面擊穿主要決定于放電電壓。
對于集成電路和半導(dǎo)體分離器件而言，上述各項失效機(jī)理都有可能出現(xiàn)。薄膜電阻器的靜電放電失效主要表現(xiàn)于金屬化層熔融和氣體電弧放電。壓電晶體的靜電放電失效機(jī)理主要表現(xiàn)為體擊穿。除這些致命失效機(jī)理外，封裝前的芯片上和大規(guī)模MOS集成電路內(nèi)，由于封殼內(nèi)蓋板和襯底之間氣體電弧放電所產(chǎn)生的附著于芯片上的正電荷導(dǎo)致的暫時失效，也歸因于氣體電弧放電的失效機(jī)理。
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