1．多數(shù)電子元器件是靜電敏感器件

         多數(shù)未采取保護(hù)措施的元器件靜電放電敏感度都是很低，很多在幾百伏的范圍，如MOS單管在100-200V之間，GaAsFET在100－300V之間，而且這些單管是不能增加保護(hù)電路的；一些電路尤其是CMOSIC采取了靜電保護(hù)設(shè)計(jì)，可雖然以明顯的提高抗ESD水平，但大多數(shù)也只能達(dá)到2000－4000V，而在實(shí)際環(huán)境中產(chǎn)生的靜電電壓則可能達(dá)到上萬(wàn)伏（如第1章的表1.4和表1.6。因此，沒(méi)有防護(hù)的元器件很容易受到靜電損傷。而且隨著元器件尺寸的越來(lái)減小，這種損傷就會(huì)越來(lái)越多。所以我們說(shuō)，絕大多數(shù)元器件是靜電敏感器件，需要在制造、運(yùn)輸和使用過(guò)程中采取防靜電保護(hù)措施。表2.1列出了一些沒(méi)有靜電保護(hù)設(shè)計(jì)器件的靜電放電敏感度。

2．靜電對(duì)電子行業(yè)造成的損失很大

         電子行業(yè)如微電子、光電子的制造和使用廠商因?yàn)殪o電造成的損失和危害是相當(dāng)嚴(yán)重的。據(jù)美國(guó)1988年的報(bào)道，它們的電子行業(yè)中，由于ESD的影響，每年的損失達(dá)50億美元之多；據(jù)日本統(tǒng)計(jì)，它們不合格的電子器件中有45％是由于靜電而引起的；我國(guó)每年因靜電危害造成的損失也至少有幾千萬(wàn)。圖2.1是美國(guó)Ti公司對(duì)某一年對(duì)客戶失效器件原因進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，從中可以看到由EOS/ESD引起的失效占總數(shù)的47%；圖1.2是美國(guó)半導(dǎo)體可靠性新聞對(duì)1993年從制造商、測(cè)試方和使用現(xiàn)場(chǎng)得到的3400例失效案例進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)，從中可以看到,EOS/ESD造成的失效也達(dá)到20%。而圖2.3是一個(gè)CMOS器件和一個(gè)雙極型器件在受到ESD損傷后芯片內(nèi)部的相貌像。

         ESD對(duì)電子元器件的危害還表現(xiàn)在它的潛在性。即器件在受到ESD應(yīng)力后并不馬上失效，而會(huì)在使用過(guò)程中逐漸退化或突然失效。這時(shí)的器件是“帶傷工作”。這是人們對(duì)靜電危害認(rèn)識(shí)不夠的一個(gè)主要原因。實(shí)際上，靜電放電對(duì)元器件損傷的潛在性和累積效應(yīng)會(huì)嚴(yán)重地影響元器件的使用可靠性。由于潛在損傷的器件無(wú)法鑒別和剔除，一旦在上機(jī)應(yīng)用時(shí)失效，造成的損失就更大。而避免或減少這種損失的最好辦法就是采取靜電防護(hù)措施，使元器件避免靜電放電的危害。

         對(duì)一種型號(hào)的兩組CMOS IC進(jìn)行過(guò)可靠性對(duì)比試驗(yàn)。一組是經(jīng)歷過(guò)低于其失效閾值較多電壓的ESD試驗(yàn)而功能完全正常的樣品，另一組是未經(jīng)過(guò)任何試驗(yàn)的良品。壽命試驗(yàn)的結(jié)果是前者的中位壽命（累積失效率為50％的壽命）低于后者2個(gè)量級(jí)以上。這充分說(shuō)明了ESD潛在損傷對(duì)器件可靠性的影響。

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