1.為何要建立靜電防護(hù)體系?
隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的日益發(fā)展,互連導(dǎo)線寬度與間距越來(lái)越小,集成電路的集成密度越來(lái)越高,同時(shí)帶來(lái)的問(wèn)題是器件的耐靜電擊穿電壓也越來(lái)越低,因此在半導(dǎo)體器件的研制生產(chǎn)過(guò)程中必須重視靜電的問(wèn)題,采取靜電防護(hù)措施。
本文將會(huì)給出半導(dǎo)體器件生產(chǎn)中靜電產(chǎn)生的原因及特點(diǎn),綜合分析出靜電防護(hù)的方法和措施。生產(chǎn)中的靜電損傷是影響器件可靠性的重要因素之一,生產(chǎn)廠必須建立靜電防護(hù)體系,進(jìn)行全面防護(hù)。
2.靜電的危害
靜電吸附:在器件生產(chǎn)過(guò)程中,由于大量使用了石英及高分子物質(zhì)制成的器具和材料,其絕緣度很高,使用中一些不可避免的摩擦?xí)斐善浔砻骐姾刹粩喾e聚,電位越來(lái)越高。由于靜電的力學(xué)效應(yīng),使工作場(chǎng)所的浮游塵埃吸附于芯片表面,從而改變線條間的阻抗,影響半導(dǎo)體器件的功能與壽命。
(圖:芯片內(nèi)部線路損壞情況)
靜電放電(ESD):由靜電放電引起元器件的電擊穿是靜電危害的主要方式。造成器件損傷的主要機(jī)理有熱二次擊穿、金屬鍍膜熔融、介質(zhì)擊穿、氣弧放電,表面擊穿、體擊穿等。靜電放電可能造成器件硬擊穿或軟擊穿。
(圖:集成電路塑封材料在靜電放電中引起燒蝕)
3.靜電防護(hù)措施有哪幾種?
①器件的內(nèi)部保護(hù)方法:大多數(shù)情況下,靜電放電擊穿部件主要是在器件輸入端附近發(fā)生,因此通常采用的保護(hù)辦法是在與輸入端有關(guān)的部分制作保護(hù)電路。在單極型集成電路(MOS電路)中,由于輸入阻抗很高,輸入端很容易出現(xiàn)高電壓。因而保護(hù)電路必不可少,常用的方法是采用二極管、三極管、齊納二極管以及火花隙保護(hù)。
②器件的外部保護(hù)方法:外部保護(hù)最簡(jiǎn)單的辦法是在器件的輸入端串聯(lián)電阻或并聯(lián)二極管。電阻起到的作用是限制靜電放電電流過(guò)大增加放電時(shí)間常數(shù),降低電流脈沖幅度,而二極管能旁路靜電能量。采取以上的保護(hù)辦法后一般可使IC的抗擊穿電壓能力提供2-6倍,在一定程度上保護(hù)了器件免于損傷。
③防靜電系統(tǒng)對(duì)器件的保護(hù):建立防靜電系統(tǒng)的具體措施一般是設(shè)立防靜電工作區(qū)。在這個(gè)工作區(qū)內(nèi),所有的人員都必須穿戴防靜電工作服、鞋、帽。操作者必須在配置有各種除靜電裝置的工作臺(tái)上操作。目前市面上常見(jiàn)的除靜電裝置有離子風(fēng)嘴、離子風(fēng)機(jī)、離子風(fēng)棒。而這三種裝置如何選擇,取決于設(shè)備安裝的位置以及除靜電范圍大小。只有對(duì)靜電危害器件有很好的認(rèn)識(shí),并積極防范,就能有效地保護(hù)半導(dǎo)體器件免受靜電危害。
4.結(jié)語(yǔ)
只有在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、傳遞、包裝、檢驗(yàn)和儲(chǔ)運(yùn)等各環(huán)節(jié)都采取靜電防護(hù)措施并建立周期監(jiān)測(cè)制度,才能實(shí)現(xiàn)對(duì)靜電敏感部件的有效防護(hù),為用戶提供高質(zhì)量,高可靠的器件,才能滿足各行業(yè)領(lǐng)域?qū)Π雽?dǎo)體器件的高可靠要求。