浅谈EOS机理与防护 半导体, 产品, 极限, 杀手, 物流

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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，所以对厂商的电路设计，测试规范，生产流程以及物流中防护都有严格具体的要求，每年耗费整个半导体行业数十亿美金的资金。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。此文旨在分析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<100V，电流大于10A，大于1ms的发生时间）。为了更好的说明EOS的特性，可以和另一种常见的，且容易被混淆的电力破坏机制—ESD（静电释放）进行比较。从Figure.1 可清晰看出EOS和ESD的放电特征，而ESD短时间的高电压低电流的特性（通常电压>500V，电流小于10A，纳秒发生时间），可以认定是EOS的一种特例。



Figure.1 EOS Versus ESD



Table.1 EOS与ESD对比


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。



Figure.2 PN节击穿



Figure.3 金属层熔断



Figure.4 金属打线熔断