ESD基本概念及ESD產(chǎn)生來(lái)源詳解-KIA MOS管

CMOS工藝集成電路制造技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入納米時(shí)代，隨著特征尺寸的降低，ESD (Electro-Static Discharge，靜電放電）問(wèn)題越來(lái)越成為集成電路中最主要的可靠性問(wèn)題。

ESD 保護(hù) 防護(hù)

ESD基本概念

ESD定義：ESD（Electro-Static discharge）的意思是“靜電釋放”。ESD是20世紀(jì)中期以來(lái)形成的以研究靜電的產(chǎn)生、危害及靜電防護(hù)等的學(xué)科。因此，國(guó)際上習(xí)慣將用于靜電防護(hù)的器材統(tǒng)稱(chēng)為ESD，中文名稱(chēng)為靜電阻抗器。

靜電放電，很容易造成電子元件或電子系統(tǒng)遭受過(guò)度電應(yīng)力而永久破壞。

在芯片制造、生產(chǎn)、測(cè)試、搬運(yùn)等過(guò)程中，靜電會(huì)積累在人體、儀器、設(shè)備之中，甚至芯片本身也會(huì)積累靜電，這些靜電一旦在某些情況下形放電通路，那么芯片便有可能遭受高壓、大電流的靜電放電損害。

ESD的防護(hù)：

加強(qiáng)工作場(chǎng)所對(duì)靜電積累的控制

必須加強(qiáng)集成電路本身對(duì)靜電放電的耐受能力，ESD保護(hù)設(shè)計(jì)成為所有芯片設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的一部分。

ESD的基本認(rèn)識(shí)

當(dāng)兩個(gè)帶有相反電荷的物體相接觸時(shí)就會(huì)發(fā)生放電的現(xiàn)象，而且這種現(xiàn)象在芯片使用和生產(chǎn)中隨處可見(jiàn)。

比如摩擦、離子注入等過(guò)程中很容易造成芯片中的靜電積累，當(dāng)積累有電荷的芯片與人體、機(jī)械導(dǎo)體、其它芯片接觸時(shí)，就有可能發(fā)生靜電放。

這個(gè)過(guò)程可能持續(xù)幾納秒到幾百納秒，放電電壓可能高達(dá)幾百伏甚至上千伏，放電電流可能高達(dá)數(shù)安培甚至數(shù)十安培，芯片內(nèi)的器件在這樣高壓、大電流的作用下會(huì)發(fā)生不可逆的破壞，這是需要設(shè)計(jì)ESD保護(hù)電路的根本原因。

ESD產(chǎn)生來(lái)源

人體放電模式(HBM,Human Body Model):

是指因人體通過(guò)磨擦或其他因素積累了靜電，此時(shí)當(dāng)人去碰觸IC時(shí)，人體上的靜電便會(huì)經(jīng)由IC的PIN腳進(jìn)入IC內(nèi)，再經(jīng)由IC放電到地。芯片級(jí)一般用HBM來(lái)做測(cè)試。

機(jī)器放電模式(MM,Machine Model):

是指機(jī)器（例如機(jī)械手臂）本身積累了靜電，當(dāng)此機(jī)器碰觸IC時(shí)，該靜電便經(jīng)由IC的PIN腳放電。此放電的過(guò)程時(shí)間更短，電流更大。

元器件充電模式(CDM,Charge Device Model):

是指IC先因磨擦或其他因素而在IC內(nèi)部積累了靜電，但在靜電積累的過(guò)程中IC并未受到損傷。這種帶有靜電的IC在處理過(guò)程中，當(dāng)其PIN腳碰觸到接地面時(shí)，IC內(nèi)部的靜電便會(huì)經(jīng)由PIN腳自IC內(nèi)部形成放電，此種模式的放電時(shí)間可能只在幾ns內(nèi)。（最厲害）

電場(chǎng)感應(yīng)模式（Field-Induced Mode）：

這種模式是由于外在電場(chǎng)影響芯片電荷引起的。過(guò)程類(lèi)似于CDM。

ESD 保護(hù) 防護(hù)