静电对半导体元件的危害

1 静电对半导体元器件的危害 1．静电的危害形式 在电子工业领域，静电的危害形式可大体归纳为以下几个方面： 1.1 静电吸附： 1〕对半导体器件制造业而言，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；灰尘也可能附着、寄存于芯片以外的物体上，但由于各种突发的外力作用使尘 埃再度飞扬时仍有可能被吸附于芯片上，即使极少量的、线度很小的灰尘粒子附着在芯 片上也会严重影响半导体器件的成品率。 2〕对于半导体器件使用而言，器件在工作时会将灰尘粒子吸附到器件表面，造成器件之间 的绝缘电阻下降，严重时会影响器件工作。 1.2 静电放电引起的器件击穿： 当带电物体通过器件形成一个放电通路时或带电器件本身有一个放电通路时，就会产 生静电放电而造成器件的损坏。 1〕击穿所需的电场强度： 空气：3×10e6V.m 陶瓷：3×10e7 V.m 二氧化硅：1×10e9 V.m 2〕硬击穿：一次性芯片介质击穿、烧毁等永久性失效。 3〕软击穿：造成器件的性能劣化或参数指标下降而成为隐患。由于器件参数变化很可能使 整机运行不正常，或运行一段时间后不能工作。因此软击穿比硬击穿带来的危害更大。 1.3 静电感应：当导体和电介质置于静电场中，在其上感应出正或负电荷，其静电电压的幅 值取决于静电场的强度。在半导体制造工序过程中产生的静电源能在半导体芯线、工具、 器件包装容器等感应出较高的静电电压，对半导体芯片介质放电。 1.4 静电放电时产生的电磁脉冲：静电放电可产生频带几百千赫～几十兆赫、电平高达几十 毫伏的电磁脉冲干扰，当脉冲干扰藕合到计算机和低电平数字电路时，致使电路出现误 动作。强能量脉冲干扰，可使静电敏感器件损坏。 2．静电敏感器件静电敏感度： 一般，静电损伤电压不小于 16000V的为静电不敏感器件，小于 16000V的为静电 敏感器件。静电敏感度分级： 1级：不大于 1999V 2级：2000～3999V 3级：4000～15999V ESDS产品及其组件应有 ESD保护电路，其最低应耐 ESD电压值为： 组件：不低于 2000V 产品：不低于 4000V 电子元器件静电敏感度的分级： 1级（≤1999V）ESDS元器件 a． 微波器件（萧特基二极管，点接触二极管和 f>1GHZ的检波二极管）； b． MOS场效应晶体管（MOSFET）； c． 结型场效应晶体管（JFET）； d． 声表面波器件（SAW）； e． 电荷藕合器件（CCD）； f． 精密稳压二极管（线性或负载电压调整率小于 0.5％）； g． 运算放大器（OP AMP）； 2 h． 集成电路（IC）； i． 混合电路（由 1级 ESDS元器件组成）； j． 特高速集成电路（VHSIC）； k． 薄膜电阻器 l． 可控硅整流器（Pt≤100mW，Ic<100mA）。 2级（2000～3999V）ESDS器件： a． MOS场效应晶体管； b． 结型场效应晶体管； c． 运算放大器； d． 集成电路； e． 特高速效应晶体管； f． 精密电阻网络（RZ型）； g． 混合电路（2级 ESDS元器件组成）； h． 低功率双极型晶体管（Pt≤100mW，Ic<100mA）。 3级（4000～15999V）ESDS元器件： a． MOS场效应晶体管； b． 结型场效应晶体管； c． 运算放大器； d． 集成电路； e． 特高速集成电路； f． ESDS1级或 2级不包括的所有其他电子元器件； g． 小信号二极管（P<1W，I<1A）； h． 一般硅整流器； i． 可控硅整流器（I>0.175A）； j． 小功率双极型晶体管（350mW