ESD中文简介

１ 半导体器件的静电损伤及防护 半导体器件在制造、测试、存储、运输及装配过程中，仪器设备、材料及操作者都很容易因摩擦而产生几千伏的静电电压。当器件与这些带电体接触时，带电体就会通过器件引出脚(Pin)放电，导致器件失效。静电放电(Electro-Static-Discharge) 损伤不仅对 MOS 器件很敏感，而且在双极(Bipolar) 器件中同样也存在ESD 损伤问题。 1．静电的产生 （1）摩擦起电 （2）感应起电 （3）人体静电 表 1-1 列出了活动人体身上的典型电压。 表 1-1 活动中人体身上的典型电压 人体活动 电压（KV） 相对湿度 20% 相对湿度 80% 在人造地毯上走动 35 1.5 在聚乙烯地板上走动 12 0.25 在工作台上工作 6 0.1 坐在人造革椅上 18 1.5 拿乙烯包 7 0.6 拾起乙烯袋 20 1.2 2．影响摩擦起电电荷量的因素 （1）相对湿度 （2）材料 （3）接触面积 （4）摩擦频率 3．静电能量与电荷量 ２ （1）静电能量E=1/2CV2 （2）电荷量Q=CV 4．ESD 的危害性 在典型工作环境中，人体电容约为150pf，如果感应的电荷量约0.6μC，那么就会导致4 KV 的静电势，这时人体所带静电能量是1.2 毫焦耳。我们试想带电人体作用在集成电路上，会发生什么呢？它会产生一个强电场然后击穿集成电路内部的一些绝缘体或 PN 结；它会对集成电路内部的元器件放电，虽然时间非常短，典型值约10ns~100ns，但瞬间电流可达 1A~10A，这足以造成半导体器件的热破坏。因为人体活动范围大，而人体静电又容易被人们忽视，所以人体静电放电往往是引起半导体器件静电损伤的主要原因之一，它对半导体器件的危害最大。 5．ESD 损伤模型与测试方法 （1）HMB(human Body Model) HBM 是根据带静电的操作者与器件的引出脚接触，通过器件对地放电，使器件失效而建立的。等效电路如图 4-1 所示。 （2）CDM(Charged-Device Model) CDM 是基于已带电的器件通过引出脚对地放电引起器件失效。模型如图 4-2 所示。 DUT HV Supply 10M 1500 图 4-1 HBM 模型 100pf DUT 图 4-2 CDM 模型 一 + V Rd Cd Ld METAL PLATE R S1 S2 ３ （3）MM(Machine Model) MM 可模拟 HBM 最恶劣之情形，模型如图 4-3 所示。 （4）FIM(Field-Induced Model) 当器件处于静电场环境中，在器件内部将感应出电位差，从而引起器件 ESD 失效，这就是电场感应模型(FIM) （5）失效判据(Failure Criteria) 在给定电压下...