Für den folgenden Versuch wurde das gleiche 20kV-Netzteil verwendet wie bei den Hochspannungsexperimenten mit Leuchtdioden und EPROMs.
Mit diesem Netzteil lässt sich gut zeigen
welche Schäden ESD-Impulse in integrierten Schaltrkeisen erzeugen können.
Es
ist dabei natürlich anzumerken, dass die Entladung der im Netzteil enthaltenen
Kaskade im Gegensatz zu einem ordentlichen ESD-Test relativ undefiniert ist.
Hier ist der Eingangsbereich eines
LF355-Operationsverstärkers zu sehen.
An der linken Kante befinden sich die
J-FET-Eingangstransistoren. Es handelt sich um die gleichmäßig strukturierten
Rechtecke, von denen nur das untere vollständig abgebildet ist.
Nach mehreren Entladungen auf den unteren
Eingangstransistor zeigt sich folgendes Bild.
Das Bezugspotential war das
negative Versorgungspotential.
Die metallene Zuleitung des Eingangspotentials besitzt mehrere relativ spitze Geometrien, an denen das elektrische Feld entsprechend hoch ist und daher bevorzugt ein Überschlag stattfindet.
Am Bondpad des negativen Versorgungspotentials zeigen sich weitere Schäden, wo sich der Stromkreis geschlossen hat.
Im Gegensatz zu den relativ energiearmen
Entladungen der Hochspannungsquelle zeigt sich bei einer massiven Überlastung
ein anderes Schadensbild.
In diesem Fall wurde mit einem robusten
Labornetzteil 80V zwischen dem unteren Eingang und dem negativen
Versorgungspotential angelegt. Sollte der Eingangstransistor nicht bereits durch
den vorherigen Test leitend gewesen sein, so reichten die 80V aus, um die
Sperrschicht des J-FET durchbrechen zu lassen.
Der Bonddraht ist beim Anlegen der
Spannung verdampft, ebenso die Zuleitung zwischen Bondpad und
Eingangstransistor.
Am ersten Gatekontakt entstand durch die hohe
Energiemenge ein regelrechter Krater.
Es ist davon auszugehen, dass am
pn-Übergang des J-FET eine relativ hohe Spannung und damit auch eine hohe
Verlustleistung abfiel, weswegen dort die größten Zerstörungen zu sehen sind.
Durch die sich ausbreitenden Schäden verblieb das Verlustleistungsmaximum
höchstwahrscheinlich an dieser Stelle und führte zu einem fortschreitenden
Verdampfen der Aluminiumleitung zwischen Bondpad und Eingangstransistor.
Entweder förderte die lokale Hitzeentwicklung dann das Verdampfen des
Bonddrahtes oder es war schlicht Zufall, dass dieser Bonddraht durchbrannte und
nicht der Bonddraht des negativen Versorgungspotentials.
Bei genauerer Betrachtung ist um den
Krater gut das aufgeschmolzene Material zu erkennen.
Der Krater besitzt
zumindest an der Oberseite einen erstaunlich runde Form.
