日常生活中如走动，空气流动，搬运等都能产生静电， 各种活动的所产生的静电强度因环境的不同而有相当的变 化。
DRAM电路参数的演变
参数
ULSI
集成度/芯片（个） 107-9
设计规则（μm） <1
功 率 。 延 迟 积 （ PJ）<10-5
掩模数（块）
12-18
芯片面积（MM2） 50-100
VLSI 105-7 1-3 10-5 -1 8-15 25-50
B）因电场或电流破坏元件的绝缘或导 体，使元件不能工作（或完全破坏）
C）因瞬间的电场或电流产生的热，元 件受伤(热熔)，虽仍能工作，但寿命受损。
D）电磁干扰影响功能
ESD引起的典型金属门短路
一般器件绝缘栅SIO2 薄膜的耐压场强是 E=(5-10)x106V/cm,如器 件膜厚取1000,两输入脚 施加50-100V静电压就将 会被激穿
1.人体型式
即指当人体活动时身体和衣服、 衣服和衣服之间的摩擦产生摩擦电 荷。当人们手持ESD敏感的装置而 不先拽放电荷到地，摩擦电荷将会 移向ESD敏感的装置而造成损坏。 放电脉冲电流可达1A,上升沿小于10 纳秒.
表5人体带电能量与逻辑电路动作能量
项目
能量（uj）
人体的静电带电能量 200
人体的静电带电能量 5000
图1
在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触 后再分离，即可产生静电，而产生静电的最普通方 法，就是摩擦生电。
摩擦是产生静电的主要途径，任何一种材料： 固体，气体或液体，不管它是导体还是绝缘体，都 可能摩擦带电，带电量的大小和极性，取决于这两 种材料本身的特性和其它因素的影响，在日常生活 中,所感知的都是绝体带静电,而金属材料很少带静电, 这是由于绝缘体电子不活泼,产生的静电不易走,故残 留静电很高,而金属导电良好,所产生的静电可以通过 很多途径泄放掉,故残留静电很少.按照材料受摩擦后 产生正电或负电的可能性。
一)静电现象
• 静电现象是日常生活中普遍遇到 的物理现象，大至雷电，小至摩 擦生电，等等
1.摩擦
任何物质都是由原子组合而成， 而原子的基本结构为质子,中子及电 子。在正常情况下，一个原子的质 子数与电子数量相同，正负平衡， 所以对外表现出不带电的现象。当 物体表面的分子带有电荷或被极化 时，造成电子分布的不平衡，带电 现象就产生了.
3．场感类型式
场感类型式 即有强电场围绕， 这可能来之于塑性材料或人的衣服， 会发生电子转化跨过氧化层。若电 位差超过氧化层的介电常数，侧会 产生电弧以破坏氧化层，其结果为 短路。（参考半导体器件静电击穿 及其规律附1）
五.静电防护
• 1. 接地 • 2.屏蔽 • 3.中和 • 4.增湿 • 5.ESDS器件保护网络
静电放电（ESD）及防护
刘清松
深圳市亨达洋静电技术有限公司
目录
一． 术语及定义 二． 静电的产生
1. 静电现象 2. 静电的产生主要有三种方式： 1.摩擦; 2.感应; 三． 静电对电子工业的影响 1. 静电对电子元件的影响 2. 半导体器件静电击穿及其规律 四. ESD三种型式 1. 人体型式 2. 微电子器件带电型式 3. 场感应型式 五. 静电防护: 1. 接地 2. 屏蔽 3. 中和 六. 防静电产品 七. 防静电的一般工艺规程要求
图2
3.传导
三.静电对电子工业的影响
由于科技进步，电子行业产品采用了大量大规模集成 电路，而电子技术的发展，使这些集成电路可朝着更小体 积，更多功能，更为可靠的方向发展。这些元器件已成为 目前电子工业的基本要求，但是这类元器件的特性是线路 间距小。线路面积小。但同时也因为线路缩小，耐压降低， 线路面积减小，使得器件耐静电冲击能力的减弱，静电电 场（Static Electric Field）和静电电流（ESD current）成为 这些高密度元器件的致命杀手。同时大量的塑料制品等高 绝缘材料的普遍应用，导致产生静电的机会大增。
3.传导
术语及定义
1.静电ELECTROSTATIC DISCHARGE 物体表面过剩或不足的静止的电荷
2.静电场：静电在其周围形成电场 3.静电放电ELECTROSTATIC DISCHARGE（ESD）
两个具有不同静电电位的物体，由于直接接触或静 电场感应引起两物体间的静电电荷的转移。静电 电场的能量达到一定程度后，击穿其间介质而进 行放电现象。 4.静电敏感度（ELECTROSTATIC SUSCEPTIVITY） 元器件所能承受的静电放电电压
5.静电敏感器STATIC SENSITIVITY DEVICE （SSD）
对静电放电敏感的器件
6.接地电气连接到能供给或接受大量电荷的物 体，如大地，船等.
7.中和NEUTRALIZATION利用异性电荷使静 电消失
8.防静电工作区STATIC SAFE AREA配备各 种防静电设备和器材，能限制静电电 位，具有明确的区域界限和专门标记的适于 从事静电防护操作的工作场地
体带电电位 (KV)
1.0 2.0
2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0
电击感应强度
备
注
无任何感觉 无任何感觉 手指外侧有感觉，但不疼
发生微弱放电声
放电部分有针刺感,微颤抖感觉,但不疼 有像针刺样的痛感 手指有微痛感,好像用针深深地刺一下 手掌至前腕有电击的痛感 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,有麻木感
1980年，NEPCON/WEST的报 告中指出，各类晶片受到静电破坏 的电压表3所示：
各类晶片受到静电破坏的电压值
晶体种类 CMOS（import protected） VMOS MOSFET GaaSFET EPROM JFET SAW OP-AMP
静电破坏电压（VOL TS） 250-3000 30-1800 100-200 100-300 100 140-7200 150-500 190-2500
半导体在静电放电下被破坏
这三种情况中，如果元件全然破坏，易被
察觉而排除，影响较小，如果元件轻微受损， 在正常测试下不易发现，甚至已在使用时，才 发现破坏，不但检查不易，而且其损失亦难以 预测。
最近的研究结果表明：静电放电还能造成
比降低整个生产量更严重的问题，任何部件测 试时，可能并没有发现由于静电放电所造成的 器件残次，如果在后装配工序发现器件失效， 将导致返工，或更换器件造成的成本增加。但 是，一但器件在工作现场失效，其修理或更换 的费用，就会比制造阶段所发现问题并解决所 需的费用多花100倍以上。
5.严重性
ESD问题表面上看来只影响 了制成品的厂家，但实际上亦影 响了各层次的制造商，如：保用 费、维修及公司的声誉等等。
四.ESD三种型式
• 人体型式（HBM） • 微电子器件带电型式（CDM） • 场感应型式 • 其它还有：机器模式、场增强模型、
人体金属模型、电容耦合模型、悬 浮器件模型。
相对温度10-20% 35000
相对温度65-95% 1500
走过塑胶地板 12000
250
在台面上工作 6000
100
拿 走 塑 胶 文 件 7000
600
夹，袋
工作椅垫磨擦 18000
1500
上表是MR.OWEN.J.MCATEER在 1979年7月发表的电子工业工作人员日常 工作所产生的静电强度。
电子元件什么情况下会遭受到静 电破坏呢？可以这么说，从一个元 件生产中一直到它损坏以前所有的 过程都受到静电的威胁，而这些静 电的产生也具有随机性。由于静电 的产生和放电都是瞬间发生的，及 难预测、感知和防护。
4.复杂性
静电放电损伤分析工作，因电子产品的 精细，微小的结构特点而费时、费事、费钱， 要求较复杂的技术，往往需要使用扫描电镜 等精密仪器，即使如此有些静电损伤现象也 难以与其他原因造成的损伤加以区别，使人 误把静电损伤失效当作其它失效，这是对静 电放电损害未充分认识之前，常常归咎于早 期失效或情况不明的失效 ，从而不自觉的 掩盖了失效的真正原因。
手掌至前腕有麻木感 手腕感到强烈疼痛,手麻木而沉重 全手感到强烈疼痛和电流流过感
可看到放电时发光 由指尖延出放电的发光
2.潜伏性
有些电子元器件受到静电损 伤后性能没有明显的下降，但多 次累加放电会给器件造成潜伏性 内伤而形成隐患，而且增加了器 件对静电的敏感性。已产生的问 题并无任何方法可治愈。
3.随机性
静电电量不大，为什么又会产生如 此高的静电电压？这是由于带电体自身 对大地分布电容非常小，据Q=VC，即可 知其电压大小。如果其静电电荷集中在 一点，由于电容变小，电压就会增大， 当达到一定程度，就会放电。
静电敏感的电子元件
人们一般认为只有CMOS类的晶 片才对静电敏感，实际上，集成度 高的元器件电路都很敏感。
静电对电子产品的影响
静电的基本物理特征为： A.吸引或排斥的力量（吸尘） B.与大地间有电位差（场击穿） C.会产生放电电流 （热熔断）
D.放电产生电磁场（电磁干扰）
这四种特性，既可能对电子元件造成：
A）元件吸附灰尘，改变线路间的阻抗， 影响元件的功能与寿命。（一般情况下，物 体产生的静电，其静电力可达每平方米1/2牛 顿）
TTL 74
100x10-6
TTL 74 LS
19x10-6
TTL 74 S
57x10-6
P MOS
400x10-6
N MOS
10x10-6
C MOS
0.1x10-6
备注 电容100PF，2KV时 电容100PF，10KV时 每个栅 每个栅 每个栅 每个栅 每个栅 每个栅
2．微电子器件带电型式
微电子器件带电型式 既指这些ESD 敏感的装置，尤其对朔料件，当在自动化 生产过程中，会产生摩擦电荷，而这些摩 擦电荷通过低电阻的线路ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ常迅速地泻放 到高度导电的牢固接地表面，因此造成损 坏；或者通过感应使ESD敏感的装置的金 属部分带电而造成损坏。微电子器件带电 型式放电脉冲电流可达13A,上升沿小于1 纳秒.