集成電路的ESD防護(hù)技術(shù)分析

應(yīng)淼沸

摘 要：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，ESD（靜電放電）防護(hù)技術(shù)在電路維護(hù)中所發(fā)揮的作用越來越明顯。在IC產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，往往會發(fā)生ESD現(xiàn)象。本文以集成電路的ESD防護(hù)技術(shù)為中心，淺談了ESD防護(hù)技術(shù)的重要性，介紹了ESD的成因，列舉了一些ESD基本防護(hù)器件，分析了ESD防護(hù)技術(shù)中的全芯片技術(shù)，并針對當(dāng)前ESD防護(hù)技術(shù)應(yīng)用中存在的問題提出了幾項合理建議。

關(guān)鍵詞：集成電路；ESD防護(hù)技術(shù)；ESD；靜電防護(hù)；全芯片技術(shù)

隨著現(xiàn)代社會的不斷進(jìn)步，靜電防護(hù)越來越受到人們的重視。作為集成電路生產(chǎn)的重要組成技術(shù)，靜電防護(hù)技術(shù)對于電路的生產(chǎn)和使用具有重要意義。在IC工藝水平不斷提升的背景下，企業(yè)對集成電路的要求越來越高，然而在高分子材料廣泛使用同時，企業(yè)對靜電防護(hù)的要求也越來越高。集成電路的靜電防護(hù)不僅可以提高產(chǎn)品的成品率，還可以保護(hù)人員的安全。因此，企業(yè)應(yīng)合理使用ESD防護(hù)技術(shù)，從而為企業(yè)整體效益的提高提供合理基礎(chǔ)。

1 ESD防護(hù)技術(shù)的重要性

據(jù)統(tǒng)計，每年因靜電釋放不當(dāng)而造成損失高達(dá)數(shù)十億美金。高昂的耗費損失使得ESD防護(hù)技術(shù)在產(chǎn)品生產(chǎn)中所發(fā)揮的作用越來越重要。以下從制造業(yè)和電子業(yè)兩個方面分析了ESD防護(hù)技術(shù)的重要性。首先，ESD防護(hù)技術(shù)在制造業(yè)的合理使用可以達(dá)到避免灰塵吸附、減低元件被破壞、避免人員受傷、預(yù)防火災(zāi)或者爆炸發(fā)生以及減少產(chǎn)品失效或運作不穩(wěn)定的目的。另外，ESD防護(hù)技術(shù)在電子業(yè)的有效使用不僅可以提高電子產(chǎn)品的品質(zhì)，從而提高電路的使用壽命，還可以保障生產(chǎn)人員的安全，對于公司整體效益的提高和風(fēng)險的有效管理具有重要意義。

2 ESD的成因

ESD主要是由于直接接觸或者靜電感應(yīng)而導(dǎo)致兩個不同電勢的物體之間靜電荷傳輸?shù)默F(xiàn)象。通常，在ESD制造的電壓達(dá)到三千伏特時，由于靜電而產(chǎn)生的大量熱量將對集成電路造成巨大的損害。

ESD主要有三種現(xiàn)象：首先，摩擦起電是最為常見的一種靜電放電現(xiàn)象。其主要是在摩擦產(chǎn)生的帶有不同電荷的電子的多次接觸和分離過程中產(chǎn)生的。另外，空氣電離也是一種重要的靜電現(xiàn)象。其主要是由于絕緣物體表面上中性電荷與空氣的反應(yīng)所造成的。最后，感應(yīng)電荷主要是指在不帶電的集成電路與靜電場感應(yīng)而產(chǎn)生的電荷。

綜上所述，在元件的生產(chǎn)和使用都會受到靜電的影響。靜電就像一個隱形殺手，一旦發(fā)生靜電現(xiàn)象，產(chǎn)品的質(zhì)量將難以得到保障。因此，電子企業(yè)在進(jìn)行電子生產(chǎn)的過程中對于靜電的防護(hù)非常重視。

3 ESD基本防護(hù)器件

實際中，ESD的防護(hù)器件多種多樣，每一種器件都發(fā)揮著其獨特的作用。以下主要列舉了三方面的ESD基本防護(hù)器件。

3.1 二極管

二極管作為集成電路的關(guān)鍵組成元件，其不僅是構(gòu)造最簡易的電壓鉗位器件，也是企業(yè)生產(chǎn)過程中運用最為普遍的防護(hù)器件。由于ESD二極管器件沒有回滯的特點，因此，二極管的防護(hù)檢測主要采用軌到軌的方式。

3.2 電阻

電阻作為集成電路的重要組成部分，其不僅是構(gòu)造最簡單的無源器件，也是ESD的重要防護(hù)器件，對ESD防護(hù)技術(shù)的有效運用具有重要意義。在實際操作過程中，N型阱電阻是最常用的ESD防護(hù)器件。

3.3 雙極型晶體管

雙極型晶體管是ESD防護(hù)技術(shù)的一項重要防護(hù)器件，其主要是一種具有電流放大作用的、由兩個背靠背PN結(jié)構(gòu)構(gòu)成的晶體三級管。

4 全芯片防護(hù)技術(shù)

在電子企業(yè)的日常生產(chǎn)過程中，靜電放電會對集成電路造成巨大程度的損壞。在集成電路制程技術(shù)逐漸縮小到亞微米階段時，以往的一些先進(jìn)的制程技術(shù)反而對集成電路的靜電防護(hù)性能造成了嚴(yán)重的不利影響，導(dǎo)致集成電路的使用效率不斷降低。因此，在亞微米階段，企業(yè)急需一種新型的靜電防護(hù)設(shè)計為集成電路的生產(chǎn)和運用提供有效幫助。在全芯片防護(hù)技術(shù)中可以在輸入PAD的周邊裝上集成防護(hù)電路，并在輸出PAD加強(qiáng)輸出緩沖級的靜電防護(hù)性能。

5 ESD防護(hù)技術(shù)應(yīng)用存在的問題

5.1 人員缺乏專業(yè)的素質(zhì)和安全意識

當(dāng)前，雖然大多數(shù)企業(yè)對靜電防護(hù)技術(shù)的重視度越來越高，但是許多企業(yè)的人員素質(zhì)和安全意識仍然有待提高。首先，企業(yè)缺乏對大多數(shù)人員專業(yè)靜電防護(hù)素質(zhì)的培養(yǎng)，導(dǎo)致在遇到突發(fā)事件時難以以最快的速度找到最為合適的方法進(jìn)行解決；另外，一部分電子企業(yè)內(nèi)部的一線員工在從事電子生產(chǎn)時，不遵守企業(yè)嚴(yán)格的靜電管理制度，比如，在工作期間隨意戴項鏈或者戒子之類的金屬物品。

5.2 靜電防護(hù)自動化程度不高

在現(xiàn)代信息技術(shù)快速發(fā)展的背景下，雖然許多企業(yè)對靜電的防護(hù)已經(jīng)達(dá)到了自動化的程度，但是仍然有許多小型電子生產(chǎn)企業(yè)，對靜電的防護(hù)依然停留在傳統(tǒng)防護(hù)的階段，導(dǎo)致企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的效率不斷降低。

6 有關(guān)ESD防護(hù)技術(shù)應(yīng)用的改進(jìn)措施

6.1 提升人員的專業(yè)素質(zhì)和安全意識

針對人員缺乏專業(yè)的素質(zhì)和安全意識的問題，電子企業(yè)應(yīng)采用各種方法提升人員的專業(yè)素質(zhì)和安全意識。首先，企業(yè)應(yīng)對電子技術(shù)人員進(jìn)行定期的培訓(xùn)和考核，從而提高電子技術(shù)人員的專業(yè)素質(zhì)。另外，企業(yè)應(yīng)組織人員對一線員工普及靜電的危害以及應(yīng)對靜電突發(fā)時間的處理方法，從而達(dá)到提升人員安全防范意識的目的，進(jìn)而減少人員的傷亡。

6.2 提升小型電子企業(yè)的自動化水平

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，自動化靜電監(jiān)測已經(jīng)成為靜電防護(hù)的重要方法。自動化靜電監(jiān)測不僅能夠減少靜電防護(hù)的人力成本，還可以減少靜電對產(chǎn)品的損害，從而提升產(chǎn)品的合格率，對于企業(yè)的發(fā)展壯大具有重要意義。因此，小型電子企業(yè)應(yīng)盡可能提升自身的靜電防護(hù)能力，積極引入并合理使用自動化監(jiān)測設(shè)備，從而快速提升自身的自動化水平。

7 小結(jié)

綜上所述，ESD防護(hù)技術(shù)對于維護(hù)電路的使用具有重要的作用。近些年來，隨著電子行業(yè)的快速發(fā)展，企業(yè)對ESD防護(hù)技術(shù)的要求越來越高。如今，信息技術(shù)已經(jīng)合理地被運用于ESD防護(hù)技術(shù)中，集成電路的有效性越來越好。企業(yè)應(yīng)合理地將現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)合理地運用到靜電防護(hù)中，從而快速提升企業(yè)整體的效益水平。

參考文獻(xiàn)：

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