电子元器件静电放电损伤技术
第一章 电子元器件抗ESD损伤的基础知识 1、 静电和静电放电的定义和特点 2、 对静电认识的发展历史 3、 静电的产生 4、 静电的来源 5、 静电放电失效
第二章 制造过程的防静电损伤技术 1、 静电防护的作用和意义 2、 静电对电子产品的损害 3、 静电防护的目的和原则 4、 静电防护材料静电防护器材 第三章 电子分厂的防静电措施和要求 1、 电子分厂静电防护的具体措施 2、 日常稽查中关于静电防护的内容
第一章电子元器件抗ESD损伤的基础知识
随着电子元器件技术的发展，静电对元器件应用造成的危害越来越明显。
一方面，电子元器件不断向轻、薄、短、小、高密度、多功能等方向发展，因而元器件的尺寸越来越小，尤其是微电子器件，CMOS IC中亚微米珊已经进入实用化，栅条宽度达到0.18um，栅氧厚度为几个nm，栅氧的击穿电压小于20V。尺寸的减小，就使电子器件对静电变得更加敏感。另一方面，在电子元器件制造和应用环境中，作为静电主要来源的各种高分子材料被广泛的采用，使得静电的产生更加容易和广泛。因此，必须应用各种抗经典放电损伤的技术，使静电对电子元器件的危害减小到最低的程度。
1. 静电和静电放电的定义和特点
通俗的来说，静电就是静止不动的电荷。他一般存在与物体的表面，是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果。静电是通过电子或或离子转移而形成的。静电可由物质的接触和分离、静电感应、介质极化和带电微粒的附着等物理过程而产生。
静电放电（Electrostatic Discharge,ESD）,处于不同经典电位的两个物体间的静电电荷的转移就是静电放电。这种转移的方式有多种，如接触放电、空气放电。
2. 对静电认识的发展历史
人类对静电放电危害的认识经历了一段漫长的历史，电子行业认识到ESD的危害只是最近几十年的事情。
1 2 3 4 千百年前，静电对人类来说曾经是非常神秘的。 中国发明了火药之后，静电对火药制造行业不再神秘了 美国独立战争期间，火药是在有潮湿的泥墙和泥地顶房子中制造的 现在，在静电火花可能引起爆炸的行业如面粉厂和医院的手术室都采取了特殊的防静电措施。 5 6 7 在其它行业，静电仍然是神秘的 在40和50年代，在塑料和胶片制造行业，发现了静电问题 在50和60年代，在电子行业，出现静电问题。常常发生奇怪的失效，在光学显微镜下看不到失效原因。失效分析的结论是原因不明。 8 9 MOS晶体管的普及和IC的发展使静电问题加剧 70年代后，IC的几何尺寸缩小使问题变得更加糟糕 10 真正的突破是半导体领域扫描电镜的应用，第一次即使最小的ESD损伤也能看到 11 1979年，EOS/ESD研讨会成立，主要研究ESD问题，寻求解决方法 12 80年代除，多数主要的电子制造商建立了他们的ESD组织，负责ESD问题 13 EOS/ESD也许是当今电子制造行业最主要的失效机理 3. 静电的产生
通常物体保持电中性状态，这是由于它它所具有的正负电荷量相等的缘故。如果两种不同材料的物体因直接接触或静电感应而导致相互之间电荷的转移，使之存在过剩电荷，这样就产生了静电。带有静电电荷的物体之间或者它们之间有一点的电势差，称之为静电势。
经典产生的方式有很多种，如接触、摩擦、冲流、冷冻、电解、压电、温差等，但主要是两种形式，即摩擦产生静电和感应产生静电。
图1.是两种物体直接接触后形成的，通常发生于绝缘体与绝缘体之间或者绝缘体与导体之间；图2.是带电物体与导体之间，两种物体不需要直接接触。
图1
图2
3.1摩擦产生静电
实际上，只要两种不同的物体接触再分离就会有静电产生。但由于摩擦产生的热能为电子转移提供了足够的能量，因此静电产生作用大大增强。
表1 常见物体带电顺序表
序号 1 2 3 4 5 6 7 材料 正电荷方向↑ 空气 人的手 兔毛 玻璃 云母 头发 尼龙 序号 8 9 10 11 12 13 14 15 材料 羊毛 丝绸 铝 纸 棉布 钢 木材 琥珀 序号 16 17 18 19 20 21 22 材料 硬橡皮 镊、铜 黄铜、银 聚酯人造纤维 聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯（PVC） 负电荷方向↓ 表中任何两种物体摩擦时，可以接此来判断它们带电的极性，还可以大致估计所带电荷的多寡程度。排在前面的材料与排在后面的材料相互摩擦时，前者带正电，后者带负电。同种材料与不同材料相互摩擦时所点电荷的极性可能不同，如棉布与玻璃棒摩擦带负电，但与硅片摩擦带负电。棉布与玻璃棒摩擦后所带的电量大于它与尼龙摩擦所带电量。
3.2感应产生静电
静电产生的另一个重要来源是感应生电。当一个导体靠近带电体时，会受到该带电体形成的静电场的作用，在靠近带电体的导体表面感应出异种电荷。尽管这时导体所带静电荷量仍为零，但出现了局部带电区域。显然，非导体不能通过感应产生静电。
3.3影响静电产生和大小的因素
静电的产生及其大小与环境湿度和空气中的离子浓度有密切的关系，在高湿度环境中由于物体表面吸附有一定数量杂质离子的水分子，形成弱导电的湿气薄层，提高了绝缘体的表面电导率，可将静电荷散逸到整个材料的表面，从而是静电电势降低。所以在相对湿度高