Защита ИС от электрических воздействий

С течением времени степень интеграции ИС (т. е. плотность компоновки элементов на одной пластине) увеличивается, что связано с развитием техно­логии, позволяющей уменьшить как сами размеры элементов, так и размеры тех областей, с помощью которых элементы электрически изолируются друг от друга на пластине ИС. Такое уиеличение плотности компоновки элементов на поверхности пластины позволяет улучшить электрические и функциональные параметры ИС, но сопровождается снижением допустимых электрических на­грузок, увеличивает чувствительность микросхем к разрядам статического элек­тричества.

Действительно, анализ ИС, вышедших нз строя в процессе производства и испытаний аппаратуры, показывает, что причиной отказов 40 ...60% таких ИС являются электрические перегрузки.

У поврежденных ИС обнаруживается ухудшение крутизны вольт-ампериой характеристики или полный пробой р-пперехода, хотя видимых под микро­скопом изменений металлизации нет. Чаще других нарушаютси эмиттерные пе­реходы. Внешне дефект проявляется в том, что обратный ток возрастает на несколько порядков, а коэффициент усиления по току существенно ухудшается (падает иа 70%). В этом случае электрические перегрузки вызывают необра­тимые изменения в структуре р-ппереходов, приводящие к ухудшению эффективности эмиттера.

Может иметь место частичное или полное выгорание металлизации, обра­зование перемычек между соседними дорожками, а также хорошо видимые следы пробоя р-ппереходов на поверхности или под пассивирующим слоем.

Для отказавших из-за электрических перегрузок ИС характерны оплавле­ние, разбрызгивание алюминия (при кипении) и образование короткозамкнутых соседних участков металлизации. Пережоги чаще всего возникают в наиболее «слайых» местах токоведущих дорожек, имеющих уменьшенные площади попе­речного сечения.

Одной из причин отказов ИС, имеющих указанные дефекты, может быть воздействие разрядов статического электричества, возникающих при выполне­нии различных технологических операций из-за того, что в производственных условиях широко используются сильно электризующиеся синтетические и другие изоляционные материалы. Кроме того, из-за плохого заземления корпусов при­боров и технологического инструмента могут иметь место значительные сетевые-наводки.

Возникновение статических зарядов обусловлено несколькими механизмами генерации, величина этих зарядов зависит от многих факторов. Статические потенциалы (t/CT) на поверхности диэлектриков независимо от механизма их генерации всегда оказываются пропорциональными удельным поверхностным сопротивлениям материалов (р,). В этом легко убедиться, анализируя экспе­риментальные данные о величине статических потенциалов, возникающих на поверхности некоторых материалов при относительной влажности 50% .

сканер a0 .