半导体器件受到静电影响的因素主要包括以下几种:
人体放电(HBM):在生产、组装、测试、存放以及搬运的过程中,人体会与周围环境摩擦产生静电,这些静电可能会累积在人体上,并在接触半导体器件时导致静电放电(ESD),从而损坏器件。
机器放电(MM):机器在移动过程中产生的静电会通过设备的pin脚释放,这种放电模式对半导体器件的损害程度较高,因为机器本身的电阻接近零,导致放电电流非常大。
元件充电(CDM):当带静电的器件接触到接地的导体时,会发生放电,这种模式下器件的损伤程度介于HBM和MM之间。
电场感应(FIM):外部电场的变化会在半导体器件内部产生感应电流,虽然这种模式的放电能量较小,但在某些情况下也可能对器件造成损害。
静电对半导体器件的具体影响机制包括:
- 介质击穿:静电过高会导致MOS结构的介质层发生击穿,造成短路。
- 微等离子区二次击穿:过热引起的微等离子区二次击穿2。
- 电流通路形成:膜电阻器结构的介质击穿会形成新的电流通路。
- 开路:金属化条结构的静电会导致与焦耳热有关的开路。
- 机械压力震荡过大:压电晶体结构元器件因静电干扰引起机械压力震荡过大,导致晶体断裂。
预防和减少静电对半导体器件影响的措施包括:
- 使用离子风机、离子风棒等设备:这些设备可以有效去除工业静电,广泛应用于半导体生产中。
- 接地措施:确保操作人员、设备和工作环境接地,减少静电的产生和积累。
- 增加ESD保护器:在MOSFET等敏感器件的GS之间增加ESD保护器,提高静电防护能力。