応用情報技術者 2011年 秋期 午前2 問23
問題文
LSIの故障メカニズムの一つであるESD(Electrostatic Discharge)破壊の説明として適切なものはどれか。
選択肢
ア：機械的な力によって、配線が切断されてしまう現象
イ：寄生サイリスタの導通によって、半導体素子が破壊されてしまう現象
ウ：静電気放電によって、半導体素子が破壊されてしまう現象（正解）
エ：電流が過度に流れることによって、配線が切断されてしまう現象
LSIの故障メカニズム：ESD破壊の説明【午前2 解説】
要点まとめ
- 結論：ESD破壊とは静電気放電によって半導体素子が破壊される現象です。
- 根拠：静電気が一気に放電されることで、半導体内部に高電圧や高電流が流れ、素子の構造が損傷します。
- 差がつくポイント：ESDは機械的破損や過電流とは異なり、静電気放電特有の現象であることを正確に理解することが重要です。
正解の理由
選択肢ウは「静電気放電によって半導体素子が破壊されてしまう現象」とあり、ESD（Electrostatic Discharge）の定義に完全に合致しています。ESDは静電気が一気に放電されることで、微細な半導体回路に過大な電圧や電流が流れ、素子の破壊や性能劣化を引き起こします。これがLSIの故障メカニズムの一つとして重要視されています。
よくある誤解
ESD破壊は単なる過電流や機械的破損と混同されやすいですが、静電気放電特有の瞬間的な高電圧現象である点が異なります。
解法ステップ
- 問題文のキーワード「ESD（Electrostatic Discharge）」の意味を確認する。
- 各選択肢の説明がESDの定義に合致しているかを検証する。
- 静電気放電により半導体素子が破壊される現象を選ぶ。
- 機械的破損や過電流による破壊と区別する。
- 正解の選択肢ウを選ぶ。
選択肢別の誤答解説
- ア：機械的な力による配線切断は物理的破損であり、ESDとは無関係です。
- イ：寄生サイリスタの導通は半導体の異常動作ですが、ESD破壊の説明としては不適切です。
- ウ：静電気放電による半導体素子の破壊であり、ESDの正しい説明です。
- エ：過度な電流による配線切断は過電流破壊であり、ESDとは異なります。
補足コラム
ESD対策はLSI設計や製造工程で非常に重要です。静電気を防ぐために、静電気防止手袋や帯電防止マットの使用、ICの保護回路設計（ESD保護ダイオードなど）が行われます。ESD破壊は微細化が進むほど影響が大きくなるため、最新の半導体技術では特に注意が必要です。
FAQ
Q: ESD破壊はどのような場面で起こりやすいですか？
A: 人体や装置に帯電した静電気がICに放電される瞬間に起こりやすいです。
A: 人体や装置に帯電した静電気がICに放電される瞬間に起こりやすいです。
Q: ESDと過電流破壊の違いは何ですか？
A: ESDは瞬間的な高電圧放電による破壊で、過電流破壊は長時間にわたる過大電流による熱的損傷です。
A: ESDは瞬間的な高電圧放電による破壊で、過電流破壊は長時間にわたる過大電流による熱的損傷です。
関連キーワード: ESD, 静電気放電、半導体破壊、LSI故障、電子部品保護
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