半導(dǎo)體元器件的ESD防護(hù)
發(fā)布時(shí)間：2020-08-20 16:33
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靜電是人們非常熟悉的一種自然現(xiàn)象。靜電的許多功能已經(jīng)應(yīng)用到軍工或民用產(chǎn)品中，如靜電除塵、靜電噴涂、靜電分離、靜電復(fù)印等。然而，靜電放電ESD(Electro-Static Discharge）卻又成為電子產(chǎn)品和設(shè)備的一種危害，造成電子產(chǎn)品和設(shè)備的功能紊亂甚至部件損壞?，F(xiàn)代半導(dǎo)體器件的規(guī)模越來越大，工作電壓越來越低，導(dǎo)致了半導(dǎo)體器件對外界電磁騷擾敏感程度也大大提高。ESD對于電路引起的干擾、對元器件、CMOS電路及接口電路造成的破壞等問題越來越引起人們的重視。電子設(shè)備的ESD也開始作為電磁兼容性測試的一項(xiàng)重要內(nèi)容寫入國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)。
1.靜電成因及其危害
靜電是兩種介電系數(shù)不同的物質(zhì)磨擦?xí)r，正負(fù)極性的電荷分別積累在兩個(gè)特體上而形成。當(dāng)兩個(gè)物體接觸時(shí)，其中一個(gè)趨從于另一個(gè)吸引電子，因而二者會(huì)形成不同的充電電位。就人體而言，衣服與皮膚之間的磨擦發(fā)生的靜電是人體帶電的主要原因之一。
靜電源與其它物體接觸時(shí)，依據(jù)電荷中和的物理存在著電荷流動(dòng)，傳送足夠的電量以抵消電壓。在高速電量的傳送過程中，將產(chǎn)生潛在的破壞電壓、電流以及電磁場，嚴(yán)重時(shí)將其中物體擊毀，這就是靜電放電。國家標(biāo)準(zhǔn)中定義:靜電放電是具有不同靜電電位的特體互相靠近或直接接觸引起的電荷轉(zhuǎn)移(GB/T4365-1995)，一般用ESD表示。ESD會(huì)導(dǎo)致電子設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞或操作失常。
2.半導(dǎo)體行業(yè)的ESD危害
①由于高電壓和高電場所導(dǎo)致介質(zhì)擊穿而造成半導(dǎo)體器件失效；
②由于靜電放電時(shí)的大電流造成的器件局部或者整體的過熱燒毀而造成的器件失效。
3.半導(dǎo)體行業(yè)ESD防護(hù)
根據(jù)ANSIESD S20.20標(biāo)準(zhǔn)ESD防護(hù)準(zhǔn)則，半導(dǎo)體防護(hù)從人、機(jī)、料、法、環(huán)五個(gè)方面入手。
①作業(yè)人員：必須穿著防靜電衣物、手套與防靜電鞋，佩戴防靜電手環(huán)/腳環(huán)并可靠接地。養(yǎng)成良好的作業(yè)習(xí)慣，在無防靜電措施或措施不完備的情況下遠(yuǎn)離靜電敏感產(chǎn)品。只有完成了ESD 管控體系規(guī)定培訓(xùn)的人員，才能進(jìn)入EPA 作業(yè)。未完成培訓(xùn)的個(gè)人進(jìn)入EPA 時(shí)必須有完成培訓(xùn)的人員陪同
②設(shè)備：所有設(shè)備、儀器、作業(yè)臺、凳子、貨架都需要可靠接地。移動(dòng)的周轉(zhuǎn)小車等也要通過安裝靜電釋放鏈接地。
③材料：操作環(huán)境中使用抗靜電/導(dǎo)靜電材料做成工作臺面、周轉(zhuǎn)/包裝箱。
④方法：如何在電路里面涉及保護(hù)電路，當(dāng)外界有靜電的時(shí)候我們的電子元器件或系統(tǒng)能夠自我保護(hù)避免被靜電損壞(其實(shí)就是安裝一個(gè)避雷針)，是IC設(shè)計(jì)和制造的頭號難題。
⑤環(huán)境：靜電的產(chǎn)生與環(huán)境濕度成正比，即濕度越大靜電的產(chǎn)生越少。但高濕度的環(huán)境容易造成生銹、腐蝕，綜合考慮，一般電子生產(chǎn)車間濕度保持在30%-70%RH。另外，也可以使用離子風(fēng)扇來中和靜電荷。
