ESD培训之二静电危害
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
XOCECO/PRRIIMMAA
ESD培训 之 静电危害
二. 静电危害
ESD危害是静电源产生的电能作用到或过于接近ESDS （静电敏感元器件）元件（或整机设备）所导致的结果。 使电子器件性能退化或功能失效。
1.静电的三种危害方式 吸附尘埃 静电放电 静电感应
1.1 吸附尘埃
静电吸附尘埃对微电子生产业影响很大，在现代大规
RUTH ааввг-2200
XOCECO/PRRIIMMAA
ESD培训 之 静电危害
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‘+’或‘-’的 静电荷。静电感应电位可达数千伏以上。
其危害不仅有静电放电的危害性，而其感应放电产生的宽 频带脉冲干扰可对计算机和低电平数字电路发生翻转效应 或导致仪器（仪表）运行失常。
目前，半导体内有PN结，它的介电层 SiO2，膜厚度 0.007～0.15μm，再考虑工艺偏差，能承受的耐压值很低。
目前，半导体器件安全阀门限电压≤100V。
‹# ‹#› ›
RUTH ааввг-2200
XOCECO/PRRIIMMAA
ESD培训 之 静电危害
2. ESD造成电子元器件失效的主要机理
RUTH
ааввг-2200
XOCECO/PRRIIMMAA
ESD培训 之 静电危害
3.2 潜在性：有些电子器件受静电放电损伤后，仅表现出某 些性能参数的下降，但未达到安全失效程度，若没有进行全 面地检测往往无法发现。如有的IC在静电放电损伤后，仅表 现出输入电流增加，一般在功能检测时不会被发现，或者静 电放电使产品出现可自愈的击穿，或者其他非致命的损害。 但随工作时间延长，这种效应在累加继续使用下，最终发生 致命失效。
(1) 热二次击穿 (2) 金属镀层融熔
(3) 介质击穿 (4) 表面击穿
(5) 体击穿
其中（1）（3）（5）项因静电电压引起，（2）（4）由 静电电压和电流共同引起。
静电敏感器件包括ESDS组件或整机被ESD损坏，与它们的电 气和接地连接无关，ESDS组件和整机通常与它们包含的最敏 感的ESDS元器件一样敏感，虽然在组件或整机设计另加有不 同程度的保护电路，起到一定程度的保护，但仍然易受到强 静电电场或带有静电物体直接接触引起的感应ESD损害。
3.4 失效分析复杂性：静电放电造成器件损伤，失效的分析 工作非常困难。目前电子器件均为精细微小的组装结构，分 析失效原因需要有一套高精密的仪器，其次为静电损伤难与 其它原因造成的损伤加于区别。
‹#
‹#› ›
RUTH ааввг-2200
XOCECO/PRRIIMMAA
ESD培训 之 静电危害
4.静电对ESDS器件的损害，可归纳为软失效和硬失效
‹# ‹#› ›
电击感应强度 无任何感应 手指外侧有感觉但不痛，发生微弱放电声 放电部分有针刺感， 有微颤抖感但不痛 有象针刺样痛感，可看见放电发光 手指有微痛感，好象用针深深地刺一下 手掌在前腕有电击的痛感，由指尖迅速放电 感到手指强烈疼痛，电击后手腕有沉重感 手指手掌感到强烈疼痛，麻木感 手掌至前腕有麻木感 手腕感到强烈疼痛，手麻木而沉重 全手感到疼痛和电流流过感 手指感到强烈麻木，全手强烈触电感 在较强的触电下，全手指有被打的感觉
‹#
‹#› ›
RUTH ааввг-2200
XOCECO/PRRIIMMAA
ESD培训 之 静电危害
3.静电放电对电子产品危害的特点
隐蔽性
损伤的随机性
潜在性
失效分析复杂性
3.1 隐蔽性：在ESD对电子产品损害中，活动的人体带电 是一个重要的原因。在一般情况下，人体所带静电电压都 在1-2KV（详见典型的静电压产生强度表）范围，而在此 电压电平上的静电放电时，人体一般无直观察觉，而接触 到电子产品的元器件时，却在人们不知不觉中受到损伤。 下表列出人体受静电电击感应程度的关系，从而进一步认 识静电存在的隐蔽性。
软失效 90% a.间歇失效：某些ESDS器件（如CPU或EPROM）受到静电放电 后，产生存储信息的丢失或功能暂时变坏。且在ESD发生后重
模集成电路(LSI)生产中，芯片的线宽已达到0.1μm，
如果其产生静电则对几～几十微米的尘埃吸附作用明
显。
‹#
‹#› ›
RUTH ааввг-2200
XOCECO/PRRIIMMAA
ESD培训 之 静电危害
Байду номын сангаас磁头
实际悬浮高度 0.2～1μm
烟尘微粒2.5μm 纤维屑与灰尘
尘埃粒度与IC芯片 间距比较示意图
‹#
‹#› ›
RUTH ааввг-2200
XOCECO/PRRIIMMAA
ESD培训 之 静电危害
3.3 损伤的随机性：只要静电敏感器件接触或靠近超过其静 电放电敏感阀值的情况存在，就有可能发生静电放电损害。 而由于静电可以在任何两种物体（包括操作者的人体）接触， 分离条件下产生。故静电敏感器件的静电放电损伤有可能在 产品从进料、加工、制造到使用维护的任何环节。任何一个 操作步骤，与任何有关带电人体（或物体）接触时发生。所 以静电放电损伤具有很大的随机性。
当帶电的物体与一些导体等接触时或靠得很近时,电 荷会找到一条途径突然释放掉 -〉高压、瞬间
静电泄放途径
导体 （接地）
我們在 經受约 3000伏 的靜電 電壓!!
如果这条“途径”是半导体电路，就会产生静电伤害
人体静电放电最小放电量可达 3.12 X 10-4焦耳
‹#
瞬间的放电电流峰值可达 几安培以上
‹#› ›
‹#
‹#› ›
RUTH ааввг-2200
XOCECO/PRRIIMMAA
ESD培训 之 静电危害
人体带电和电击感应程度的关系
人体带电电位
1.0 （KV） 2.0 （KV） 2.5 （KV） 3.0 （KV） 4.0 （KV） 5.0 （KV） 6.0 （KV） 7.0 （KV） 8.0 （KV） 9.0 （KV） 10.0 （KV） 11.0 （KV） 12.0 （KV）
指痕
磁层厚度 0.7～1.2μm
磁盘
微粒 5～6 μm
IC特征尺寸 1μm
一颗直径几微米尘埃吸附在芯片上，即可造成十几根芯
‹# 线之间的绝缘强度降低，造成短路使芯片损坏。
‹#› ›
RUTH ааввг-2200
XOCECO/PRRIIMMAA
ESD培训 之 静电危害
1.2 静电放电
大约2000V 干燥600～1000V
ESD培训 之 静电危害
二. 静电危害
ESD危害是静电源产生的电能作用到或过于接近ESDS （静电敏感元器件）元件（或整机设备）所导致的结果。 使电子器件性能退化或功能失效。
1.静电的三种危害方式 吸附尘埃 静电放电 静电感应
1.1 吸附尘埃
静电吸附尘埃对微电子生产业影响很大，在现代大规
RUTH ааввг-2200
XOCECO/PRRIIMMAA
ESD培训 之 静电危害
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‘+’或‘-’的 静电荷。静电感应电位可达数千伏以上。
其危害不仅有静电放电的危害性，而其感应放电产生的宽 频带脉冲干扰可对计算机和低电平数字电路发生翻转效应 或导致仪器（仪表）运行失常。
目前，半导体内有PN结，它的介电层 SiO2，膜厚度 0.007～0.15μm，再考虑工艺偏差，能承受的耐压值很低。
目前，半导体器件安全阀门限电压≤100V。
‹# ‹#› ›
RUTH ааввг-2200
XOCECO/PRRIIMMAA
ESD培训 之 静电危害
2. ESD造成电子元器件失效的主要机理
RUTH
ааввг-2200
XOCECO/PRRIIMMAA
ESD培训 之 静电危害
3.2 潜在性：有些电子器件受静电放电损伤后，仅表现出某 些性能参数的下降，但未达到安全失效程度，若没有进行全 面地检测往往无法发现。如有的IC在静电放电损伤后，仅表 现出输入电流增加，一般在功能检测时不会被发现，或者静 电放电使产品出现可自愈的击穿，或者其他非致命的损害。 但随工作时间延长，这种效应在累加继续使用下，最终发生 致命失效。
(1) 热二次击穿 (2) 金属镀层融熔
(3) 介质击穿 (4) 表面击穿
(5) 体击穿
其中（1）（3）（5）项因静电电压引起，（2）（4）由 静电电压和电流共同引起。
静电敏感器件包括ESDS组件或整机被ESD损坏，与它们的电 气和接地连接无关，ESDS组件和整机通常与它们包含的最敏 感的ESDS元器件一样敏感，虽然在组件或整机设计另加有不 同程度的保护电路，起到一定程度的保护，但仍然易受到强 静电电场或带有静电物体直接接触引起的感应ESD损害。
3.4 失效分析复杂性：静电放电造成器件损伤，失效的分析 工作非常困难。目前电子器件均为精细微小的组装结构，分 析失效原因需要有一套高精密的仪器，其次为静电损伤难与 其它原因造成的损伤加于区别。
‹#
‹#› ›
RUTH ааввг-2200
XOCECO/PRRIIMMAA
ESD培训 之 静电危害
4.静电对ESDS器件的损害，可归纳为软失效和硬失效
‹# ‹#› ›
电击感应强度 无任何感应 手指外侧有感觉但不痛，发生微弱放电声 放电部分有针刺感， 有微颤抖感但不痛 有象针刺样痛感，可看见放电发光 手指有微痛感，好象用针深深地刺一下 手掌在前腕有电击的痛感，由指尖迅速放电 感到手指强烈疼痛，电击后手腕有沉重感 手指手掌感到强烈疼痛，麻木感 手掌至前腕有麻木感 手腕感到强烈疼痛，手麻木而沉重 全手感到疼痛和电流流过感 手指感到强烈麻木，全手强烈触电感 在较强的触电下，全手指有被打的感觉
‹#
‹#› ›
RUTH ааввг-2200
XOCECO/PRRIIMMAA
ESD培训 之 静电危害
3.静电放电对电子产品危害的特点
隐蔽性
损伤的随机性
潜在性
失效分析复杂性
3.1 隐蔽性：在ESD对电子产品损害中，活动的人体带电 是一个重要的原因。在一般情况下，人体所带静电电压都 在1-2KV（详见典型的静电压产生强度表）范围，而在此 电压电平上的静电放电时，人体一般无直观察觉，而接触 到电子产品的元器件时，却在人们不知不觉中受到损伤。 下表列出人体受静电电击感应程度的关系，从而进一步认 识静电存在的隐蔽性。
软失效 90% a.间歇失效：某些ESDS器件（如CPU或EPROM）受到静电放电 后，产生存储信息的丢失或功能暂时变坏。且在ESD发生后重
模集成电路(LSI)生产中，芯片的线宽已达到0.1μm，
如果其产生静电则对几～几十微米的尘埃吸附作用明
显。
‹#
‹#› ›
RUTH ааввг-2200
XOCECO/PRRIIMMAA
ESD培训 之 静电危害
Байду номын сангаас磁头
实际悬浮高度 0.2～1μm
烟尘微粒2.5μm 纤维屑与灰尘
尘埃粒度与IC芯片 间距比较示意图
‹#
‹#› ›
RUTH ааввг-2200
XOCECO/PRRIIMMAA
ESD培训 之 静电危害
3.3 损伤的随机性：只要静电敏感器件接触或靠近超过其静 电放电敏感阀值的情况存在，就有可能发生静电放电损害。 而由于静电可以在任何两种物体（包括操作者的人体）接触， 分离条件下产生。故静电敏感器件的静电放电损伤有可能在 产品从进料、加工、制造到使用维护的任何环节。任何一个 操作步骤，与任何有关带电人体（或物体）接触时发生。所 以静电放电损伤具有很大的随机性。
当帶电的物体与一些导体等接触时或靠得很近时,电 荷会找到一条途径突然释放掉 -〉高压、瞬间
静电泄放途径
导体 （接地）
我們在 經受约 3000伏 的靜電 電壓!!
如果这条“途径”是半导体电路，就会产生静电伤害
人体静电放电最小放电量可达 3.12 X 10-4焦耳
‹#
瞬间的放电电流峰值可达 几安培以上
‹#› ›
‹#
‹#› ›
RUTH ааввг-2200
XOCECO/PRRIIMMAA
ESD培训 之 静电危害
人体带电和电击感应程度的关系
人体带电电位
1.0 （KV） 2.0 （KV） 2.5 （KV） 3.0 （KV） 4.0 （KV） 5.0 （KV） 6.0 （KV） 7.0 （KV） 8.0 （KV） 9.0 （KV） 10.0 （KV） 11.0 （KV） 12.0 （KV）
指痕
磁层厚度 0.7～1.2μm
磁盘
微粒 5～6 μm
IC特征尺寸 1μm
一颗直径几微米尘埃吸附在芯片上，即可造成十几根芯
‹# 线之间的绝缘强度降低，造成短路使芯片损坏。
‹#› ›
RUTH ааввг-2200
XOCECO/PRRIIMMAA
ESD培训 之 静电危害
1.2 静电放电
大约2000V 干燥600～1000V