器件尺寸日益細微化時,對ESD也更加敏感
發布時間:2019/4/22 20:35:54 訪問次數:2667
如前所述,微電子器件在生產、使用過程中不可避免地會涉及靜電損傷,特別是當電路規模進一步擴大,器件尺寸日益細微化時,對ESD也更加敏感。因此有必要確定某種方法或技術對器件進行測試,以表征器件抗靜電的能力。抗靜電能力用靜電放電靈敏度( ESDS)表示,它采用人體模型進行測量。所謂人體模型(HBM)是目前廣泛采用的一種靜電放電損傷模型。人體對地構成靜電電容,容量約為lOOpF,人體內部導電性較好,從手到腳間大約有數百歐,皮膚表面導電性不好,表面電阻為lO~Qlcmz,因此人體相當于人體對地電容Cb和人體電阻風相串聯。當人體與器件接觸時,人體所帶能量經過器件的引腳,通過器件內部到地而放電,放電時常數r= Cb Rb,總能量E=O. 5Cb Ug。 D1370001A1
器件抗靜電能力與器件類型、輸入端保護結構、版圖設計、制造工藝及使用情況有關。應在各個環節采取相應有效措施一
最易引起ESD的是輸入端,一般輸入端都接有電阻一鉗位器件保護網絡。限流電阻多為擴散電阻或多晶硅電阻,鉗位管可分為一般二極管、柵控二極管、MOS管等,根據情況和使用要求選用。除了要有快的導通特性和小的動態電阻外,保護網絡還應具有大的功率承受能力。此外還要考慮保護網絡的引入對電路性能、版圖和工藝等的影響。
雙極器件一般不設計保護網絡,在小器件的基極也可加串聯電阻或在E-B結上反向并聯二極管,以便形成充電回路。
要消除一切可能的靜電源或使靜電盡快消失,對一切可能產生靜電的物體和人員提供放電通路,各種儀器設備要良好接地,相關人員佩戴接地的肘帶、腕帶等。空氣濕度對靜電損傷的影響很大,冬季天氣干燥,器件的靜電損傷嚴重。濕度增加,絕緣體表面電導增加,能加速靜電的泄放。所以工作場所可用噴水等措施增加濕度,一般相對濕度在0.5~0.6時為好。各種塑料和橡膠制品容易產生靜屯,要避免使用。而用半導電的塑料或橡皮(添加炭黑等材料)制作各種容器、包裝材料及地板。工作服要用木棉或棉花制造,不能用尼龍等化纖制品,防止摩擦帶電。MOS器件及其印制電路板禁止帶電插拔等。
美軍標準MIL-STD-883C中方法3015.2規定了半導體器件ESDS進行測定的方法與步驟。ESDS的測試線路及對放電波形的要求。如果放電波形沒有得到嚴格控制,不同測試設備對同樣的樣品測出的ESDS存在很寬的分布范圍,不能得出正確結論。這是因為測試線路中的寄生參數對高頻(100MHz)、離壓(kV)有強烈影響,容易出現波形過沖和高頻振蕩。此外MOS電路的輸入保護電路響應有一個延遲,如果波形上升過快,保護電路不起作用,因此。取10~15 ns,td取300ns。
如前所述,微電子器件在生產、使用過程中不可避免地會涉及靜電損傷,特別是當電路規模進一步擴大,器件尺寸日益細微化時,對ESD也更加敏感。因此有必要確定某種方法或技術對器件進行測試,以表征器件抗靜電的能力。抗靜電能力用靜電放電靈敏度( ESDS)表示,它采用人體模型進行測量。所謂人體模型(HBM)是目前廣泛采用的一種靜電放電損傷模型。人體對地構成靜電電容,容量約為lOOpF,人體內部導電性較好,從手到腳間大約有數百歐,皮膚表面導電性不好,表面電阻為lO~Qlcmz,因此人體相當于人體對地電容Cb和人體電阻風相串聯。當人體與器件接觸時,人體所帶能量經過器件的引腳,通過器件內部到地而放電,放電時常數r= Cb Rb,總能量E=O. 5Cb Ug。 D1370001A1
器件抗靜電能力與器件類型、輸入端保護結構、版圖設計、制造工藝及使用情況有關。應在各個環節采取相應有效措施一
最易引起ESD的是輸入端,一般輸入端都接有電阻一鉗位器件保護網絡。限流電阻多為擴散電阻或多晶硅電阻,鉗位管可分為一般二極管、柵控二極管、MOS管等,根據情況和使用要求選用。除了要有快的導通特性和小的動態電阻外,保護網絡還應具有大的功率承受能力。此外還要考慮保護網絡的引入對電路性能、版圖和工藝等的影響。
雙極器件一般不設計保護網絡,在小器件的基極也可加串聯電阻或在E-B結上反向并聯二極管,以便形成充電回路。
要消除一切可能的靜電源或使靜電盡快消失,對一切可能產生靜電的物體和人員提供放電通路,各種儀器設備要良好接地,相關人員佩戴接地的肘帶、腕帶等。空氣濕度對靜電損傷的影響很大,冬季天氣干燥,器件的靜電損傷嚴重。濕度增加,絕緣體表面電導增加,能加速靜電的泄放。所以工作場所可用噴水等措施增加濕度,一般相對濕度在0.5~0.6時為好。各種塑料和橡膠制品容易產生靜屯,要避免使用。而用半導電的塑料或橡皮(添加炭黑等材料)制作各種容器、包裝材料及地板。工作服要用木棉或棉花制造,不能用尼龍等化纖制品,防止摩擦帶電。MOS器件及其印制電路板禁止帶電插拔等。
美軍標準MIL-STD-883C中方法3015.2規定了半導體器件ESDS進行測定的方法與步驟。ESDS的測試線路及對放電波形的要求。如果放電波形沒有得到嚴格控制,不同測試設備對同樣的樣品測出的ESDS存在很寬的分布范圍,不能得出正確結論。這是因為測試線路中的寄生參數對高頻(100MHz)、離壓(kV)有強烈影響,容易出現波形過沖和高頻振蕩。此外MOS電路的輸入保護電路響應有一個延遲,如果波形上升過快,保護電路不起作用,因此。取10~15 ns,td取300ns。
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