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 走过地毯 走过塑料地砖 在工作台工作 从工作台取出一塑料袋
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。
• 电磁屏蔽耗散复合材料：由电磁屏蔽材料 （表面电阻率小于104Ω.m）和静电耗散材料 复合而成。通常静电耗散材料复合在屏蔽材 料内层。
• 绝缘材料：表面电阻率大于1012Ω.m
静电防护材料的制备
• 1、外用抗静电剂法。 • 2、外用持久性抗静电剂法。 • 3、内加抗静电剂法。 • 4、材料表面改性法。 • 5、与导电材料混用法。
10 ~ 25%RH 35000V 12000V 6000V 20000V
65 ~ 95 %RH 1500V 250V 100V 1200V
表二 摩擦生电序列表
正电性(+)
负电性(-)
玻 耐 毛 铅 铝 纸 棉 木 钢 镍 铜 橡聚 P 硅 铁
璃龙
张
材铁
胶酯 V
氟
C
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。
• 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 两者共同作用的结果就是有可能使静电电平不超过安全限度， 达到静电防护的目的。
静电泄漏和耗散
• 将各种操作过程中产生的静电荷迅速泄漏和耗散是防 止静电危害行之有效的方法。
• 静电泄漏是通过防静电材料并使之接地来完成的。
静电放电的辐射状电流 流向：表面电阻率小于105Ω.m的为导 静电材料。不适用静电包装。
• 静电耗散材料：表面电阻率105～1012Ω.m为 静电耗散材料。可用作静电包装。
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 VMOS M0SFET GaAsFET PROM CMOS HMOS
E／DMOS
ECL
静电破坏电压(V) 器件类型
静电破坏电压(V)
30～1800 100～200 100～300 100 250～2000
OP-AMP JEFT SCL STTL DTL
静电危害
即
时
静电放电 – ESD（Electro-Static Discharge)
失 效
功率型损伤 电流敏感器件
10
%
静电过压 – EOS（ Electro-Static Overstress)
电压型损伤 电压敏感器件
静电吸附 – ESA（ Electro-Static Attraction) 延
微尘造成的短路和损伤
时
电磁干扰 – EMI（ Electro-Magnetic Interference)
失 效 90
%
静电放电引起的电磁干扰
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。
190～2500 140～1000 680～1000 300～2500 380～7000
50～500
肖特基二极管 300～3000
200～1000
双极型晶体管 380～7000
300～2500
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；
静电的特点
静电具有高电位、低电量、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。