一.ESD引起集成電路損傷的三種途徑（1）人體活動引起的摩擦起電是重要的靜電來源，帶靜電的操作者與器件接觸并通過器件放電。（2）器件與用絕緣材料制作的包裝袋、傳遞盒和傳送帶等摩擦，使器件本身帶靜電，它與人體或地接觸時發生的靜電放電。（3）當器件處在很強的靜電場中時，因靜電感應在器件內部的芯片上將感應出很高的電位差，從而引起芯片內部薄氧化層的擊穿。或者某一管腳與地相碰也會發生靜電放電。根據上述三種ESD的損傷途徑，建立了三種ESD損傷模型：人體帶電模型、器件帶電模型和場感應模型。其中人體模型是主要的。

二.ESD損傷的失效模式（1）雙極型數字電路a.輸入端漏電流增加b.參數退化c.失去功能，其中對帶有肖特基管的STTL和LSTTL電路更為敏感。（2）雙極型線性電路a.輸入失調電壓增大b.輸入失調電流增大c.MOS電容（補償電容）漏電或短路d.失去功能（3）MOS集成電路a.輸入端漏電流增大b.輸出端漏電流增大c.靜態功耗電流增大d.失去功能（4）雙極型單穩電路和振蕩器電路a.單穩電路的單穩時間發生變化b.振蕩器的振蕩頻率發生變化c.R.C連接端對地出現反向漏電。

三.ESD對集成電路的損壞形式a.MOS電路輸入端保護電路的二極管出現反向漏電流增大b.輸入端MOS管發生柵穿c.MOS電路輸入保護電路中的保護電阻或接觸孔發生燒毀d.引起ROM電路或PAL電路中的熔斷絲熔斷e.集成電路內部的MOS電容器發生柵穿f.運算放大器輸入端（對管）小電流放大系數減小g.集成電路內部的精密電阻的阻值發生漂移h.與外接端子相連的鋁條被熔斷i.引起多層布線間的介質擊穿（例如：輸入端鋁條與n+、間的介質擊穿）四.ESD損傷機理（1）電壓型損傷a.柵氧化層擊穿（MOS電路輸入端、MOS電容）b.氣體電弧放電引起的損壞（芯片上鍵合根部、金屬化條的最窄間距處、聲表面波器件的梳狀電極條間）c.輸入端多晶硅電阻與鋁金屬化條間的介質擊穿d.輸入/輸出端n+擴區與鋁金屬化條間的介質擊穿。（2）電流型損傷a.PN結短路（MOS電路輸入端保護二極管、線性電路輸入端保護網絡）b.鋁條和多晶硅條在大電流作用下的損傷（主要在多晶硅條拐彎處和多晶硅條與鋁的接觸孔）c.多晶硅電阻和硅上薄膜電阻的阻值漂移（主要是高精度運放和A/D、D/A電路）五.ESD損傷實例最容易受到靜電放電損傷的集成電路有：CCD、EPROM、微波集成電路、高精度運算放大器、帶有MOS電容的放大器、H

　　C、HCT、LSI、VLSI、精密穩壓電路、A/D和D/A電路、普通MOS和CMOS、STTL、LSTTL等。

　　（1）國外實例a.Motorola公司生產的MOS大規模集成電路─微處理器（CPU），在進行老練試驗的11個星期中仔細進行了觀察和記錄。發現在試驗開始階段因為沒有采用導電盒放置樣品，拒收數與被試驗元件總數相對比例約為40×10-n（n值為保密數字）。但從第四個星期開始，樣品采用鍍鎳盒放置后，則降低15×10-n。此試驗相繼跟蹤了7個多星期，平均的拒收比例為18×10-n。說明MOS大規模電路在使用過程中必須采取嚴格的防ESD措施。

　　b.某公司共進行了18700只MOS電路的老練，發現失效率很高，經分析和研究認為大部分失效是由ESD引起。于是該公司為此問題專門寫了一份有改正措施的報告，并對全體有關人員進行了防靜電放電損傷的技術培訓，器件采用防ESD包裝，加強了各項防ESD損傷的措施，后來又老練了18400只同種器件，拒收率降低到原來的1/3。

　　c.某一批“64位隨機存貯器”，從封裝到成品測試，其成品損失率為2％，該存貯器為肖特基-雙極型大規模電路，經調查，操作過程中曾使用過塑料盒傳遞器件，由于靜電放電損傷了輸入端的肖特基二極管，使二極管反向特性變軟或短路。

　　d.一批“雙極模擬開關”集成電路，在裝上印制電路板，經保形涂覆后，少數樣品出現輸入特性惡化。解剖分析后，發現輸入端（基極）的鋁金屬化跨過n+保護環擴散層處發生短路或漏電，去除鋁后，可發現n+環上的氧化層有很小的擊穿孔。由于n+擴區上的氧化層較薄，并且光刻腐蝕的速度較快，因而容易發生ESD擊穿，版圖設計時，如果必須采用n+擴散層作埋層穿接線，其位置應慎重選擇，避免輸入端鋁金屬化跨過n+擴區，對于輸入端鋁條跨過n+擴區的雙極電路，使用時應采取必要的防靜電措施。

　　e.測試和傳遞中出現肖特基TTL電路（54S181、54S420）電性能異常，輸入漏電增大。經解剖分析，在金相顯微鏡下觀察芯片表面未發現任何電損傷痕跡，但在去除鋁和SiO2后，在輸入端的發射極接觸孔內卻發現了較輕的小坑，再用CP4溶液進行腐蝕后小坑變得更加明顯。用“靜電模擬器”進行模擬試驗，出現的失效現象與它十分類似。可見這種失效是由ESD損傷引起，也可能是其它的輕度電損傷引起。

　　f.某儀表系統輸入端使用的2N5179超高頻晶體管多次發生失效，失效模式為放大系數降低，特別是在小電流下（例如Ic＝100μA）的放大系數下降到大約為1左右，同時eb結出現較大反向漏電。解剖后，在金相顯微鏡下觀察芯片表面，在eb極之間的鋁條上有一個很小的變色區，它是由瞬間的電過應力（電浪涌）引起的過合金區，這種失效一般由靜電放電引起，對于輸入端為超高頻小功率管基極的電子系統，輸入端應設計輸入保護網絡，如果系統特性不允許增加保護網絡，則必須采取防靜電放電操作措施。

　　g.帶有MOS電容器作為內補償的運算放大器，在使用中常有失效，失效現象是輸出電壓在稍低于正電源電壓下發生閉鎖。經解剖分析證實，失效由MOS電容器出現大漏電引起，漏電電阻約為400Ω。因為作補償的MOS電容器的一端直接與電路的外引線相連（V+端）。利用掃描電鏡（SEM）觀察，發現MOS電容邊緣明顯有很小的擊穿點，此特征表明失效由ESD損傷引起。

　　h.在一次系統裝配完畢后的檢查中，發現6只101A型雙極運算放大器失效，失效模式是輸入失調電壓增大到40mV。用特性曲線圖示儀測試管腳-管腳間特性，出現輸入端特性異常。解剖后，利用金相顯微鏡觀察芯片上的輸入端，發現有飛弧狀的電損傷痕跡，它是電瞬變引起的電過應力損傷，這種電瞬變可能是由ESD引起。經調查，在印制板的電裝工藝線上，用靜電電壓表檢測印制板上的靜電電壓，在開路區域上電壓達800V以上，特別是在空氣干燥的冬季或進行高溫烘烤時，印制板上的靜電電壓更高。

　　（2）國內實例a.某廠生產的CMOS電路經篩選入庫后，在抽查中每次都發現有較大數量失效（約占5％），失效模式為輸入漏電增大，經調查與分析，發現失效是由ESD損傷引起的。因為該廠生產的CMOS電路在測試前后都放置于普通塑料盆內，塑料上的靜電荷傳遞給CMOS電路，在測試過程中，當器件接觸人體或桌面上的接地金屬時就會立即引起放電，導致ESD損傷而失效。