靜電擊穿

關于穿通擊穿，有以下一些特征

（1）穿(chuan)通擊(ji)穿(chuan)的(de)擊(ji)穿(chuan)點軟，擊(ji)穿(chuan)過程中，電(dian)流(liu)有逐漸(jian)增大的(de)特(te)征，這是因為耗(hao)盡層(ceng)擴展(zhan)較寬，發(fa)生電(dian)流(liu)較大。另(ling)一方面，耗(hao)盡層(ceng)展(zhan)廣大容(rong)易發(fa)生DIBL效(xiao)應，使(shi)源襯(chen)底(di)結正偏呈現(xian)電(dian)流(liu)逐漸(jian)增大的(de)特(te)征。

（2）穿(chuan)通擊(ji)(ji)穿(chuan)的(de)(de)軟擊(ji)(ji)穿(chuan)點(dian)(dian)發生在(zai)源(yuan)漏的(de)(de)耗(hao)盡層(ceng)相接時(shi)(shi)，此(ci)刻(ke)源(yuan)端(duan)的(de)(de)載(zai)流(liu)(liu)子(zi)注入到耗(hao)盡層(ceng)中(zhong)， 被耗(hao)盡層(ceng)中(zhong)的(de)(de)電(dian)場加快到達(da)漏端(duan)，因此(ci)，穿(chuan)通擊(ji)(ji)穿(chuan)的(de)(de)電(dian)流(liu)(liu)也(ye)有急劇增大(da)點(dian)(dian)，這個電(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)急劇增大(da)和雪(xue)崩擊(ji)(ji)穿(chuan)時(shi)(shi)電(dian)流(liu)(liu)急劇增大(da)不同(tong)，這時(shi)(shi)的(de)(de)電(dian)流(liu)(liu)相當于源(yuan)襯底PN結(jie)正向導通時(shi)(shi)的(de)(de)電(dian)流(liu)(liu)，而雪(xue)崩擊(ji)(ji)穿(chuan)時(shi)(shi)的(de)(de)電(dian)流(liu)(liu)主要(yao)為PN結(jie)反向擊(ji)(ji)穿(chuan)時(shi)(shi)的(de)(de)雪(xue)崩電(dian)流(liu)(liu)，如(ru)不作限流(liu)(liu)，雪(xue)崩擊(ji)(ji)穿(chuan)的(de)(de)電(dian)流(liu)(liu)要(yao)大(da)。

（3）穿通擊穿一般(ban)不會呈(cheng)現破(po)壞性擊穿。因為穿通擊穿場強(qiang)沒(mei)有到(dao)達雪崩擊穿的場強(qiang)，不會發生許多(duo)電子空穴對。

（4）穿通(tong)擊穿一(yi)般發(fa)生在溝道(dao)體內，溝道(dao)外(wai)表不容易(yi)發(fa)生穿通(tong)，這主(zhu)要是因為溝道(dao)注入使外(wai)表濃度(du)(du)比濃度(du)(du)大構成，所(suo)以，對NMOS管一(yi)般都有防穿通(tong)注入。

（5）一般的，鳥嘴邊際的濃度比溝(gou)道(dao)中心濃度大，所以穿(chuan)通擊穿(chuan)一般發生在溝(gou)道(dao)中心。

（6）多晶柵(zha)長度對穿通擊穿是(shi)有(you)影響(xiang)的，跟著(zhu)柵(zha)長度添加，擊穿增大。而對雪(xue)崩擊穿，嚴格來說也(ye)有(you)影響(xiang)，可(ke)是(shi)沒有(you)那(nei)么明顯。

MOS管靜電擊穿的影響因素

MOS管(guan)一個ESD敏(min)感器件，它(ta)本身的(de)輸入(ru)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)很(hen)高，而(er)柵-源(yuan)極(ji)(ji)間(jian)電(dian)(dian)(dian)(dian)容又(you)非(fei)常小，所以極(ji)(ji)易受外界電(dian)(dian)(dian)(dian)磁場(chang)或靜(jing)電(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)感應而(er)帶電(dian)(dian)(dian)(dian)(少量電(dian)(dian)(dian)(dian)荷就(jiu)可能(neng)在(zai)極(ji)(ji)間(jian)電(dian)(dian)(dian)(dian)容上(shang)形(xing)成(cheng)相當高的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(想想U=Q/C)將管(guan)子損壞)，又(you)因在(zai)靜(jing)電(dian)(dian)(dian)(dian)較強的(de)場(chang)合難于(yu)泄放電(dian)(dian)(dian)(dian)荷，容易引起靜(jing)電(dian)(dian)(dian)(dian)擊穿(chuan)。靜(jing)電(dian)(dian)(dian)(dian)擊穿(chuan)有(you)兩種方式：一是電(dian)(dian)(dian)(dian)壓型(xing)，即(ji)柵極(ji)(ji)的(de)薄氧化(hua)層發生擊穿(chuan)，形(xing)成(cheng)針(zhen)孔，使(shi)柵極(ji)(ji)和源(yuan)極(ji)(ji)間(jian)短路(lu)，或者使(shi)柵極(ji)(ji)和漏極(ji)(ji)間(jian)短路(lu);二是功率型(xing)，即(ji)金屬化(hua)薄膜(mo)鋁(lv)條被(bei)熔(rong)斷，造成(cheng)柵極(ji)(ji)開(kai)路(lu)或者是源(yuan)極(ji)(ji)開(kai)路(lu)。JFET管(guan)和MOS管(guan)一樣，有(you)很(hen)高的(de)輸入(ru)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)，只是MOS管(guan)的(de)輸入(ru)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)更高。

靜電(dian)放(fang)電(dian)形成(cheng)的是短時大電(dian)流，放(fang)電(dian)脈沖的時間(jian)常(chang)數遠小(xiao)于器件(jian)散熱的時間(jian)常(chang)數。因此，當(dang)靜電(dian)放(fang)電(dian)電(dian)流通過面積(ji)很小(xiao)的pn結或肖特基(ji)結時，將產生很大的瞬間(jian)功率密度(du)，形成(cheng)局部(bu)(bu)過熱，有(you)可能(neng)使局部(bu)(bu)結溫達到甚至超過材(cai)料的本征溫度(du)(如硅的熔點1415℃)，使結區局部(bu)(bu)或多處熔化導致pn結短路(lu)，器件(jian)徹底失(shi)效(xiao)。這(zhe)種失(shi)效(xiao)的發(fa)生與(yu)否，主(zhu)要取決于器件(jian)內(nei)部(bu)(bu)區域的功率密度(du)，功率密度(du)越小(xiao)，說明器件(jian)越不易受(shou)到損傷。

反偏pn結(jie)比(bi)(bi)(bi)正(zheng)(zheng)偏pn結(jie)更(geng)容易發生熱致失效，在(zai)反偏條件下使結(jie)損壞所(suo)需要的能(neng)量只有正(zheng)(zheng)偏條件下的十分(fen)之一左右(you)。這是因為反偏時，大部分(fen)功(gong)率消耗在(zai)結(jie)區(qu)中心，而正(zheng)(zheng)偏時，則多消耗在(zai)結(jie)區(qu)外的體電(dian)(dian)阻(zu)上。對(dui)于雙(shuang)極(ji)器件，通(tong)常(chang)發射結(jie)的面(mian)積(ji)比(bi)(bi)(bi)其它(ta)結(jie)的面(mian)積(ji)都小(xiao)，而且結(jie)面(mian)也比(bi)(bi)(bi)其它(ta)結(jie)更(geng)靠近(jin)表面(mian)，所(suo)以常(chang)常(chang)觀察到的是發射結(jie)的退化(hua)。此外，擊穿電(dian)(dian)壓高于100V或漏(lou)電(dian)(dian)流小(xiao)于1nA的pn結(jie)(如(ru)JFET的柵(zha)結(jie))，比(bi)(bi)(bi)類似(si)尺寸的常(chang)規pn結(jie)對(dui)靜電(dian)(dian)放電(dian)(dian)更(geng)加敏感(gan)。

所有(you)(you)(you)的(de)東(dong)西(xi)是相對(dui)的(de)，不(bu)(bu)是絕(jue)對(dui)的(de)，MOS管只是相對(dui)其它(ta)的(de)器件(jian)要敏(min)感些，ESD有(you)(you)(you)一個很(hen)大的(de)特(te)點就是隨機(ji)性(xing)，并(bing)不(bu)(bu)是沒有(you)(you)(you)碰到(dao)MOS管都(dou)能夠把它(ta)擊(ji)穿。另外，就算是產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)ESD，也不(bu)(bu)一定(ding)會把管子(zi)擊(ji)穿。靜電(dian)(dian)(dian)的(de)基本物理(li)特(te)征為(wei)：(1)有(you)(you)(you)吸引或排斥(chi)的(de)力(li)量;(2)有(you)(you)(you)電(dian)(dian)(dian)場存在(zai)，與大地(di)有(you)(you)(you)電(dian)(dian)(dian)位差;(3)會產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)放電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流(liu)。這(zhe)三(san)種(zhong)(zhong)(zhong)情形(xing)即ESD一般會對(dui)電(dian)(dian)(dian)子(zi)元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)造成以(yi)下三(san)種(zhong)(zhong)(zhong)情形(xing)的(de)影(ying)響：(1)元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)吸附灰塵，改變線(xian)路間的(de)阻抗，影(ying)響元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)的(de)功(gong)能和(he)壽命;(2)因(yin)(yin)電(dian)(dian)(dian)場或電(dian)(dian)(dian)流(liu)破(po)(po)壞(huai)元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)絕(jue)緣層和(he)導體，使元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)不(bu)(bu)能工作(zuo)(完全(quan)破(po)(po)壞(huai));(3)因(yin)(yin)瞬(shun)間的(de)電(dian)(dian)(dian)場軟(ruan)擊(ji)穿或電(dian)(dian)(dian)流(liu)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)過熱，使元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)受傷，雖(sui)然仍(reng)能工作(zuo)，但是壽命受損(sun)(sun)。所以(yi)ESD對(dui)MOS管的(de)損(sun)(sun)壞(huai)可能是一，三(san)兩種(zhong)(zhong)(zhong)情況，并(bing)不(bu)(bu)一定(ding)每(mei)次(ci)都(dou)是第二種(zhong)(zhong)(zhong)情況。上述這(zhe)三(san)種(zhong)(zhong)(zhong)情況中(zhong)，如果(guo)元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)完全(quan)破(po)(po)壞(huai)，必能在(zai)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)及品質測(ce)試(shi)中(zhong)被(bei)察覺而排除(chu)，影(ying)響較(jiao)少。如果(guo)元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)輕微受損(sun)(sun)，在(zai)正常測(ce)試(shi)中(zhong)不(bu)(bu)易被(bei)發現，在(zai)這(zhe)種(zhong)(zhong)(zhong)情形(xing)下，常會因(yin)(yin)經過多次(ci)加工，甚至已(yi)在(zai)使用(yong)時，才(cai)被(bei)發現破(po)(po)壞(huai)，不(bu)(bu)但檢查不(bu)(bu)易，而且(qie)損(sun)(sun)失亦難以(yi)預測(ce)。靜電(dian)(dian)(dian)對(dui)電(dian)(dian)(dian)子(zi)元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)的(de)危(wei)害不(bu)(bu)亞于嚴重火災和(he)爆炸事(shi)故的(de)損(sun)(sun)失。

電(dian)子(zi)元件(jian)及(ji)產(chan)品(pin)(pin)在什么情況下(xia)會遭受靜電(dian)破壞(huai)(huai)?可(ke)以這(zhe)么說：電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)(pin)從(cong)(cong)生(sheng)產(chan)到(dao)使用的(de)(de)(de)全過(guo)(guo)(guo)程(cheng)都遭受靜電(dian)破壞(huai)(huai)的(de)(de)(de)威(wei)脅。從(cong)(cong)器(qi)件(jian)制造(zao)到(dao)插件(jian)裝(zhuang)焊、整(zheng)機裝(zhuang)聯、包裝(zhuang)運輸直至產(chan)品(pin)(pin)應用，都在靜電(dian)的(de)(de)(de)威(wei)脅之下(xia)。在整(zheng)個(ge)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)(pin)生(sheng)產(chan)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中，每(mei)(mei)一個(ge)階段中的(de)(de)(de)每(mei)(mei)一個(ge)小步驟，靜電(dian)敏感元件(jian)都可(ke)能遭受靜電(dian)的(de)(de)(de)影響或受到(dao)破壞(huai)(huai)，而(er)實(shi)際上最主(zhu)要(yao)而(er)又容(rong)易(yi)疏忽的(de)(de)(de)一點卻是在元件(jian)的(de)(de)(de)傳送(song)(song)與(yu)運輸的(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)。在這(zhe)個(ge)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中，運輸因(yin)移(yi)(yi)動(dong)容(rong)易(yi)暴露在外界電(dian)場(如(ru)經過(guo)(guo)(guo)高壓設備附近、工人移(yi)(yi)動(dong)頻繁、車輛迅(xun)速移(yi)(yi)動(dong)等)產(chan)生(sheng)靜電(dian)而(er)受到(dao)破壞(huai)(huai)，所以傳送(song)(song)與(yu)運輸過(guo)(guo)(guo)程(cheng)需要(yao)特別注(zhu)意，以減少損(sun)失，避免無所謂的(de)(de)(de)糾紛。防護的(de)(de)(de)話加齊納穩壓管保護。

現在的mos管(guan)沒有那么容易被擊穿(chuan)，尤其(qi)是(shi)是(shi)大功率的vmos,主要是(shi)不少都有二極(ji)管(guan)保(bao)護(hu)。vmos柵(zha)極(ji)電容大，感應不出高壓(ya)。與干(gan)燥的北方不同，南方潮濕不易產生(sheng)靜電。還有就是(shi)現在大多數CMOS器件內(nei)部已(yi)經增加了IO口保(bao)護(hu)。但用手直接接觸CMOS器件管(guan)腳不是(shi)好習慣。至少使管(guan)腳可(ke)焊性(xing)變(bian)差。

MOS管擊穿的原因及解決方案

第一、MOS管(guan)本身(shen)的(de)輸(shu)入電(dian)阻很高(gao)，而(er)柵-源極間電(dian)容(rong)又(you)十分小，所以極易(yi)受外(wai)界(jie)電(dian)磁場(chang)或(huo)靜(jing)電(dian)的(de)感應而(er)帶電(dian)，而(er)少(shao)數電(dian)荷(he)就可(ke)在(zai)極間電(dian)容(rong)上構成相當(dang)高(gao)的(de)電(dian)壓(U=Q/C)，將管(guan)子損壞。盡管(guan)MOS輸(shu)入端(duan)有抗靜(jing)電(dian)的(de)維護措施，但仍需當(dang)心對待(dai)，在(zai)存儲和(he)運送中最(zui)好用(yong)金(jin)屬容(rong)器或(huo)許導電(dian)資料包裝，不要放在(zai)易(yi)發(fa)生靜(jing)電(dian)高(gao)壓的(de)化工資料或(huo)化纖(xian)織(zhi)物中。

拼裝、調試時(shi)，東西(xi)、外表、工作臺等(deng)均應杰出(chu)接地(di)。要避免操(cao)作人(ren)員(yuan)的(de)(de)靜電(dian)攪(jiao)擾構成的(de)(de)損(sun)壞(huai)，如不宜穿尼龍(long)、化纖衣(yi)服，手或(huo)東西(xi)在(zai)觸(chu)摸集成塊前最(zui)好先(xian)接一(yi)下地(di)。對器材引線(xian)矯直曲(qu)折或(huo)人(ren)工焊接時(shi)，運(yun)用(yong)的(de)(de)設備有(you)必要杰出(chu)接地(di)。

第二、MOS電(dian)(dian)路(lu)(lu)輸入(ru)端的(de)維(wei)護二極管(guan)，其導(dao)通時(shi)(shi)電(dian)(dian)流容限一般(ban)為1mA 在可(ke)能呈現過(guo)大瞬(shun)態(tai)輸入(ru)電(dian)(dian)流(超越10mA)時(shi)(shi)，應串接輸入(ru)維(wei)護電(dian)(dian)阻(zu)。而129#在初期設計時(shi)(shi)沒有(you)(you)參加維(wei)護電(dian)(dian)阻(zu)，所(suo)以這也是MOS管(guan)可(ke)能擊穿(chuan)的(de)原因(yin)，而經過(guo)替換一個內部有(you)(you)維(wei)護電(dian)(dian)阻(zu)的(de)MOS管(guan)應可(ke)避免此種失(shi)效的(de)發生。還(huan)有(you)(you)因(yin)為維(wei)護電(dian)(dian)路(lu)(lu)吸(xi)收的(de)瞬(shun)間能量有(you)(you)限，太大的(de)瞬(shun)間信號和過(guo)高(gao)的(de)靜電(dian)(dian)電(dian)(dian)壓(ya)將使維(wei)護電(dian)(dian)路(lu)(lu)失(shi)去效果(guo)。所(suo)以焊(han)接時(shi)(shi)電(dian)(dian)烙(luo)鐵有(you)(you)必(bi)要可(ke)靠接地，以防漏電(dian)(dian)擊穿(chuan)器材輸入(ru)端，一般(ban)運用(yong)時(shi)(shi)，可(ke)斷電(dian)(dian)后使用(yong)電(dian)(dian)烙(luo)鐵的(de)余(yu)熱(re)進行焊(han)接，并先焊(han)其接地管(guan)腳(jiao)。

MOS是電(dian)壓驅動元(yuan)件，對(dui)電(dian)壓很敏感，懸空的G很容易接受外部(bu)攪(jiao)(jiao)擾(rao)使MOS導通(tong)，外部(bu)攪(jiao)(jiao)擾(rao)信號對(dui)G-S結電(dian)容充電(dian)，這(zhe)個細小的電(dian)荷能(neng)夠貯(zhu)存(cun)很長(chang)時刻。在實驗中(zhong)G懸空很風(feng)險，許多(duo)就因為這(zhe)樣爆管，G接個下拉(la)電(dian)阻對(dui)地，旁路攪(jiao)(jiao)擾(rao)信號就不會(hui)直通(tong)了(le)，一般能(neng)夠10~20K。

這(zhe)個電(dian)(dian)(dian)阻稱為(wei)柵(zha)極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)阻。效果1：為(wei)場效應(ying)管(guan)(guan)供給偏置(zhi)電(dian)(dian)(dian)壓;效果2：起到瀉放電(dian)(dian)(dian)阻的(de)(de)(de)(de)效果(維(wei)(wei)護柵(zha)極(ji)(ji)(ji)G~源(yuan)(yuan)極(ji)(ji)(ji)S)。榜首個效果好了解，這(zhe)兒解釋(shi)一下第二個效果的(de)(de)(de)(de)原理：維(wei)(wei)護柵(zha)極(ji)(ji)(ji)G~源(yuan)(yuan)極(ji)(ji)(ji)S：場效應(ying)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)G-S極(ji)(ji)(ji)間(jian)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)阻值是很大的(de)(de)(de)(de)，這(zhe)樣只要(yao)有(you)少(shao)數的(de)(de)(de)(de)靜(jing)電(dian)(dian)(dian)就能(neng)(neng)(neng)使他的(de)(de)(de)(de)G-S極(ji)(ji)(ji)間(jian)的(de)(de)(de)(de)等效電(dian)(dian)(dian)容兩頭(tou)發生(sheng)很高的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓，如(ru)果不及(ji)時把(ba)這(zhe)些少(shao)數的(de)(de)(de)(de)靜(jing)電(dian)(dian)(dian)瀉放掉(diao)(diao)，他兩頭(tou)的(de)(de)(de)(de)高壓就有(you)可能(neng)(neng)(neng)使場效應(ying)管(guan)(guan)發生(sheng)誤動(dong)作，甚至有(you)可能(neng)(neng)(neng)擊穿其(qi)G-S極(ji)(ji)(ji);這(zhe)時柵(zha)極(ji)(ji)(ji)與源(yuan)(yuan)極(ji)(ji)(ji)之間(jian)加的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)阻就能(neng)(neng)(neng)把(ba)上述的(de)(de)(de)(de)靜(jing)電(dian)(dian)(dian)瀉放掉(diao)(diao)，然(ran)后起到了維(wei)(wei)護場效應(ying)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)效果。