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器件尺寸日益细微化时,对ESD也更加敏感

发布时间:2019/4/22 20:35:54 访问次数:2696

     如前所述,微电子器件在生产、使用过程中不可避免地会涉及静电损伤,特别是当电路规模进一步扩大,器件尺寸日益细微化时,对ESD也更加敏感。因此有必要确定某种方法或技术对器件进行测试,以表征器件抗静电的能力。抗静电能力用静电放电灵敏度( ESDS)表示,它采用人体模型进行测量。所谓人体模型(HBM)是目前广泛采用的一种静电放电损伤模型。人体对地构成静电电容,容量约为lOOpF,人体内部导电性较好,从手到脚间大约有数百欧,皮肤表面导电性不好,表面电阻为lO~Qlcmz,因此人体相当于人体对地电容Cb和人体电阻风相串联。当人体与器件接触时,人体所带能量经过器件的引脚,通过器件内部到地而放电,放电时常数r= Cb Rb,总能量E=O. 5Cb Ug。 D1370001A1

   

   器件抗静电能力与器件类型、输入端保护结构、版图设计、制造工艺及使用情况有关。应在各个环节采取相应有效措施一

   最易引起ESD的是输入端,一般输入端都接有电阻一钳位器件保护网络。限流电阻多为扩散电阻或多晶硅电阻,钳位管可分为一般二极管、栅控二极管、MOS管等,根据情况和使用要求选用。除了要有快的导通特性和小的动态电阻外,保护网络还应具有大的功率承受能力。此外还要考虑保护网络的引入对电路性能、版图和工艺等的影响。

   双极器件一般不设计保护网络,在小器件的基极也可加串联电阻或在E-B结上反向并联二极管,以便形成充电回路。

   要消除一切可能的静电源或使静电尽快消失,对一切可能产生静电的物体和人员提供放电通路,各种仪器设备要良好接地,相关人员佩戴接地的肘带、腕带等。空气湿度对静电损伤的影响很大,冬季天气干燥,器件的静电损伤严重。湿度增加,绝缘体表面电导增加,能加速静电的泄放。所以工作场所可用喷水等措施增加湿度,一般相对湿度在0.5~0.6时为好。各种塑料和橡胶制品容易产生静屯,要避免使用。而用半导电的塑料或橡皮(添加炭黑等材料)制作各种容器、包装材料及地板。工作服要用木棉或棉花制造,不能用尼龙等化纤制品,防止摩擦带电。MOS器件及其印制电路板禁止带电插拔等。


   美军标准MIL-STD-883C中方法3015.2规定了半导体器件ESDS进行测定的方法与步骤。ESDS的测试线路及对放电波形的要求。如果放电波形没有得到严格控制,不同测试设备对同样的样品测出的ESDS存在很宽的分布范围,不能得出正确结论。这是因为测试线路中的寄生参数对高频(100MHz)、离压(kV)有强烈影响,容易出现波形过冲和高频振荡。此外MOS电路的输入保护电路响应有一个延迟,如果波形上升过快,保护电路不起作用,因此。取10~15 ns,td取300ns。

     如前所述,微电子器件在生产、使用过程中不可避免地会涉及静电损伤,特别是当电路规模进一步扩大,器件尺寸日益细微化时,对ESD也更加敏感。因此有必要确定某种方法或技术对器件进行测试,以表征器件抗静电的能力。抗静电能力用静电放电灵敏度( ESDS)表示,它采用人体模型进行测量。所谓人体模型(HBM)是目前广泛采用的一种静电放电损伤模型。人体对地构成静电电容,容量约为lOOpF,人体内部导电性较好,从手到脚间大约有数百欧,皮肤表面导电性不好,表面电阻为lO~Qlcmz,因此人体相当于人体对地电容Cb和人体电阻风相串联。当人体与器件接触时,人体所带能量经过器件的引脚,通过器件内部到地而放电,放电时常数r= Cb Rb,总能量E=O. 5Cb Ug。 D1370001A1

   

   器件抗静电能力与器件类型、输入端保护结构、版图设计、制造工艺及使用情况有关。应在各个环节采取相应有效措施一

   最易引起ESD的是输入端,一般输入端都接有电阻一钳位器件保护网络。限流电阻多为扩散电阻或多晶硅电阻,钳位管可分为一般二极管、栅控二极管、MOS管等,根据情况和使用要求选用。除了要有快的导通特性和小的动态电阻外,保护网络还应具有大的功率承受能力。此外还要考虑保护网络的引入对电路性能、版图和工艺等的影响。

   双极器件一般不设计保护网络,在小器件的基极也可加串联电阻或在E-B结上反向并联二极管,以便形成充电回路。

   要消除一切可能的静电源或使静电尽快消失,对一切可能产生静电的物体和人员提供放电通路,各种仪器设备要良好接地,相关人员佩戴接地的肘带、腕带等。空气湿度对静电损伤的影响很大,冬季天气干燥,器件的静电损伤严重。湿度增加,绝缘体表面电导增加,能加速静电的泄放。所以工作场所可用喷水等措施增加湿度,一般相对湿度在0.5~0.6时为好。各种塑料和橡胶制品容易产生静屯,要避免使用。而用半导电的塑料或橡皮(添加炭黑等材料)制作各种容器、包装材料及地板。工作服要用木棉或棉花制造,不能用尼龙等化纤制品,防止摩擦带电。MOS器件及其印制电路板禁止带电插拔等。


   美军标准MIL-STD-883C中方法3015.2规定了半导体器件ESDS进行测定的方法与步骤。ESDS的测试线路及对放电波形的要求。如果放电波形没有得到严格控制,不同测试设备对同样的样品测出的ESDS存在很宽的分布范围,不能得出正确结论。这是因为测试线路中的寄生参数对高频(100MHz)、离压(kV)有强烈影响,容易出现波形过冲和高频振荡。此外MOS电路的输入保护电路响应有一个延迟,如果波形上升过快,保护电路不起作用,因此。取10~15 ns,td取300ns。

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