静电放电ESD与防护基础知识

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1、静电放电（ESD）静电放电(ESD)防护基础知识静电概论静电危害静电控制原理静电防护系统静电概论1、静电的定义2、静电的产生3、静电的特点静电的定义静电是物体表面过剩或不足的静止电荷。静电是一种电能，它留存物体表面：静电是正电荷和负电荷在局部范围内失去平衡的结果；静电是通过电子或离子转移而形成的。静电的产生静电产生的方式很多，主要有接触、摩擦、感应、剥离、电解、温差、冲流、冷冻、压电等。在电子车间主要的静电产生形式为接触、摩擦、感应三种接触产生静电是静电荷的转移过程摩擦产生静电摩擦产生带电现象，其

2、带电量多寡与二物体之接触面积、分开速度、相对湿度等因素有关。表一静电电位表静电产生方法10~25%RH65~95%RH走过地毯35000V1500V走过塑料地砖12000V250V在工作台工作6000V100V从工作台取出一塑料袋20000V1200V表二摩擦生电序列表正电性(+)负电性(-)玻璃耐龙毛铅铝纸张棉木材钢铁镍铜橡胶聚酯PVC硅铁氟龙静电感应静电感应的原理为电磁感应，当一物体置于静电场中，在其上可感应出正或负的静电荷，其静电电压的幅值取决于静电电场强度。静电的特点静电具有高电位、低电量

3、、小电流和作用时间短。静电受湿度的影响较大；静电测量时复现性差，瞬间现象多。物体产生静电后，在其周围形成静电场。位于静电场中的任何其它带电体都会受到电场力排斥或吸引。静电放电可以出现在两个静电位不同的物体之间，也可发生在物体表面静电荷直接向空气放电。静电危害静电放电–ESD（Electro-StaticDischarge)功率型损伤电流敏感器件静电过压–EOS（Electro-StaticOverstress)电压型损伤电压敏感器件静电吸附–ESA（Electro-StaticAttraction

4、)微尘造成的短路和损伤电磁干扰–EMI（Electro-MagneticInterference)静电放电引起的电磁干扰即时失效10%延时失效90%静电放电在放电过程中，这些能量约以十分之一微秒的时间通过人体和器件电阻释放，并耗散在人体和器件电阻上。在这样短的时间内，平均脉冲功率可达几千瓦。如此大功率的短脉冲，足以烧毁硅片上的一个微区并在芯片表面炸裂出一陷坑，或者引起SiO2膜击穿或开裂，甚至烧毁金属互连线。静电过压当带静电荷者用手触摸器件时，人体就会将电荷传递给器件，若器件对地无放电回路，器件上

5、就会出现高压，由于过电压的作用，会导致MOS器件的栅氧化层被击穿或引起极间空气击穿致使器件发生失效。通常栅氧化层无保护时，在大约100V以下便可引起击穿。若氧化层有针孔或空洞，发生击穿的电压还会更低。所以MOS器件的静电防护非常重要。MOS器件的ESD损伤必须在设计、制造和使用过程中予以保护。电子器件所能承受静电破坏的静电电压器件类型静电破坏电压(V)器件类型静电破坏电压(V)VMOS30～1800OP-AMP190～2500M0SFET100～200JEFT140～1000GaAsFET100～

6、300SCL680～1000PROM100STTL300～2500CMOS250～2000DTL380～7000HMOS50～500肖特基二极管300～3000E／DMOS200～1000双极型晶体管380～7000ECL300～2500石英压电晶体＜10000静电吸附在芯片的生产中，如芯片所带静电电位非常高，由于静电的力学效应就会使车间的浮游尘埃被吸附于半导体芯片上；在芯片的组装过程中，尘埃会使芯片短路；为防止静电吸附，制造半导体过程中，必须使用超洁净室，同时，洁净室的墙壁、天花和地板等均应采用

7、防静电的不发尘材料；对操作人员及工件、器具也应采取一系列静电防护措施。电磁干扰静电放电可产生频带几百千赫兹～几十兆赫兹，电平高达几十毫伏的电磁脉冲干扰，当脉冲干扰耦合到计算机和低电平数字电路时，致使电路发生翻转效应，出现误动作。强能量脉冲干扰，可使静电敏感器件破坏。静电损伤的失效模式1、突发性完全失效。器件的一个或多个电参数突然劣化，完全失去规定功能的一种失效。通常表现为开路、短路以及电参数严重漂移。2、潜在性缓慢失效。如果带电体的静电位或存贮的静电能量较低，或ESD回路有限流电阻存在，在这种情况

8、下，一次ESD脉冲不足以引起器件发生突发性完全失效。但它会在器件内部造成轻微损伤，这种损伤又是积累性的，随着ESD脉冲次数增加，器件的损伤阈值电压会逐渐下降，使器件的电参数逐渐劣化，它降低了器件抗静电的能力，降低了器件的使用可靠性.静电控制原理静电控制的基本原则静电泄漏和耗散静电中和静电屏蔽增湿静电控制的基本原则基本原则：一个中心、两个方面一个中心－－以“等电位”为中心－－所有接触表面等电位两个方面－－控制静电的产生－－设备、工装、材料－－控制静电的消散－－安全泄放、中和两者共同作