Влияние электростатических разрядов на кремниевые интегральные схемы

• Автор: Шишкин, Игорь Алексеевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 131 с. : ил.

Известно, что надежность любого изделия, заложенная при конструировании, обеспечивается технологическим процессом изготовления. Техно
логические отбраковочные испытания полупроводниковых изделий ПЛИ диодов, транзисторов и инте1ральных схем, объем которых устанавливается изготовителем в зависимости от вида приемки изделий, их конструктивнотехнологических особенностей, технических и экономических возможностей изготовителя, служат для повышения надежности партий изделий путем отделения потенциально ненадежных 1. Одним из важных факторов, влияющих на надежность интегральных схем ИС и полупроводниковых приборов ПП, является воздействие электростатических разрядов ЭСР. В настоящее время известно, какой вред ПП и ИС приносит электростатический заряд ЭСЗ. Аккумуляция заряда на пластинах и фотошаблонах приводит к потерям в выходе годных ПП и ИС, так как заряженная пластина или фотошаблон подобно пылемагниту способны собирать частицы пыли даже в самой чистой среде 2. Анализ показывает, что до отказов МОП ИС на некоторых предприятияхизготовителях ИС вызвано воздействием ЭСЗЗ.


Статические заряды на незаземленных проводниках распространяются мгновенно по всей поверхности. Заряды на непроводниках останутся в той же точке, в которой они изначально сформировались, даже если материал будет заземлен. Заряды на проводнике могут передаваться на другой проводник их контактированием. Заряженный проводник, касаясь незаряженного незаземленного проводника, передает часть своего заряда до тех пор, пока проводники не будут иметь одинаковый потенциал. Тем самым незаряженный проводник становится заряженным, а заряженный теряет часть своего заряда 9. Другим важным видом электризации является электризация частицами вещества. Для него характерно наличие двухфазных потоков пыль в жидкости или газе, диспергированная жидкость в жидкости или газе. В действительности всегда газы и жидкости содержат твердые или жидкие включения. Эти маленькие частицы могут стать заряженными в результате соприкосновения и разделения как внутри двухфазной системы, так и со стенками труб 8. Дтя получения статического заряда на теле необходимо, чтобы электрический заряд при разделении или другом способе получения возрастал быстрее, чем компенсировался т. ЭСЗ на предмете может передаваться другому предмету также через механизм индукции и электропроводности. Любой заряд создает вокруг себя электрическое поле, каждой точке которого соответствует определенная сила, действующая на помещенный туда электрический заряд. Эта сила, характеризуемая напряженностью поля, является причиной движения зарядов противоположных знаков по направлению друг к другу и отталкивания зарядов одинаковых знаков 1. Таким образом, статическое электричество определяется как явление, вызываемое электрическим зарядом ЭСЗ в состоянии покоя. Величина заряда зависит в основном от размера, формы, химического состава, электропроводности материала, а также от энергии обычно механической, создаваемой при трении материалов. Заряды на непроводящих материалах изоляторах имеют тенденцию оставаться в тех изолированных областях, в которых наблюдалась генерация зарядов. Заряды же на проводниках быстро распределяются по всей поверхности и по другим проводящим объектам, с которыми они входят в контакт. Статическое электричество может проявляться на теле в двух состояниях либо в неподвижном состоянии ЭСЗ, либо в виде тока электростатического разряда ЭСР. ЭСР происходит при соединении тел с различными электростатическими потенциалами. Примером ЭСР может служить обычный в быту искровой разряд между человеком, прошедшим по синтетическому ковру, и металлической дверью, которой он касается 1. Причиной возникновения электростатических зарядов в производстве i 1И и РЭА чаще всего является трение поверхностей различных материалов. При этом происходит передвижение свободных электронов или движение ионов изза разностей диэлектрических постоянных, тепловых, пьезоэлектрических эффектов и т. Генерация ЭСЗ посредством трения друг о друга двух материалов называется трибоэлектрическим эффектом. ЭСЗ возникает в случаях, когда два различных материала входят в контакт, а затем разъединяются 1. Если осуществить контактное соединение двух материалов трибоэлектрической серии, то наиболее высокий в серии материал заряжается положительным электричеством, другой получит такой же отрицательный заряд. Уровень электростатического потенциала зависит не только от расстояния материалов в ряду, но и от способа и качества контакта и трения материалов 9, . В табл. Таблица 1. Полиуретан Сургуч
Продолжение таблицы 1. Например, при обычном хождении человека по земле и даже если он просто делает движения рукой в воздухе, конденсатор, одной из обкладок которого является человеческое тело, а другой земля, заряжается количеством энергии от 0,1 до 5 мкКл. Если подсчитать напряжение И 3С, принимая среднюю емкость человеческого тела, равной 0 пФ наблюдаемые значения лежат в пределах 0 пФ, то тело человека может заряжаться до кВ , . При перемещении тела относительно окружающей среды емкость его уменьшается в два раза, заряд остается неизменным, а напряжение увеличивается в два раза.