EOS机理及与ESD差异

EOS英文全称Electrical Over Stress,是对所有的过度电性应力的总称。当EOS超过其最大指定极限后,器件功能会减弱或损坏,同时EOS也是公认的IC器件的头号杀手。

由于它可能发生在产品的研发、测试乃至生产、存储、运输的各个环节,故对厂商的电路设计、测试规范、生产流程以及物流中防护都有严格具体的要求。更可恨的是,EOS的发生情况复杂,神出鬼没,寻求一个完美的解决方案至今困扰着学术界和工业界。本文旨在分析EOS的成因、特点、破坏力、以及对于芯片厂商和系统设计人员的启示。

EOS是一个非常广的概念,物理上可以看成是一种较长时间的低电压,大电流的能量脉冲(通常电压500V,电流小于10A,纳秒发生时间),ESD可以认定是EOS的一种特例。两者的差异如下所示:

EOS:典型地,由电源和测试设备产生,事件持续时间再微妙~秒级。(也可能是毫秒级)。损坏的现象包括金属线熔化、发热、高功率、闩锁效应;短的EOS脉冲损坏看起来像ESD损坏。

ESD:ESD属于EOS的特例,有限的能量,由静电荷引起。事件持续时间在微微秒~毫微秒级。其可见性不强损坏位置不易发现。通常导致电晶体级别的损坏。

EOS成因很多,主要会出现在上下电瞬态过程,电流倒灌以及过度的电压电流驱动(常说的过载)。通常造成的破坏都是由于器件过热,损坏有三种类型:PN节击穿;金属层熔断;金属打线熔断。

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