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无尘室的静电ESD产生与危害
浏览次数:4 次  发布时间:2018-04-02  

  无尘室的静电是如何产生的?

  由于无尘室工程的洁净度要求,室内使用了大量的高绝缘介质装饰材料、地面、墙、门、顶棚、隔断、工作台、椅子等等,这些材料摩擦容易起电带电,不易泄漏释放。

  光刻间塑料地面500V~1000V,扩散间塑料地面500V~1500V,瓷砖地面也有500V~1500V,塑料墙纸700V,塑料顶棚OV~1000V,金属活动皮芏椅面500V~3000V。

  人穿洁净工作服、鞋、步行或工作时,与不同物质设备器材摩擦要产生静电,人、衣服、鞋都会带电。

  人穿尼龙衣、塑料胶底鞋缓慢地在清洁的地板上走动,人身上带7000V~8000V静电压。在乙烯基地板上行走可带1200V(10%~20%RH)、250V(65%~90%RH)静电压,在地毯上行走可带35000V(10%~20%RH)、1500V(65%~90%RH),晶片装配线工人穿的工作服可达10KV。

  空调气流经过初效过滤器、中效过滤器、高效过滤器,净化出口气流是带静电的。铝板送风口、回风口约为500~1000V。

  大量的绝缘器材、装备和工具,也是重要的静电电荷源。晶片装配生产线:晶片装料盒35KV,有机玻璃盖8KV,石英制品1.5KV,晶片托盘6KV,丙烯酸脂盖20KV,台桌面10KV,塑料存贮柜30KV,玻璃纤维晶体载料盒滑过聚丙烯桌面带10KV。

  总之:无尘室的洁净度要求越高,静电带电便越严重。

  无尘室静电的危害

  1、静电库仑力

  在静电库仑力的作用下,吸附的粉尘、污物造成元器件增大泄漏或形成短路,使性能受损,成品率和可靠性大大下降。如粉尘粒径>100μm,铝线宽度约100μm,氧化膜厚度在50μm时,最易使产品报废。现在线径更细,氧化膜很薄,粒径很小的尘粒子就会损害元器件,这种情形多发生在腐蚀清洗、光刻、点焊和封装等工艺过程中。

  2、静电放电ESD

  (1)元器件的绝缘氧化膜被击穿,引线被烧断或线间熔断。若人体带上10KV(100PF)的静电荷,触摸器件脚时发生ESD,其向大地瞬间形成脉冲放电电流峰值可达20A(10~100s),不要说高密度,细线径,薄SiO2膜的Lsi、Vlsi,就是一般IC、MOS都会遭受损坏。

  一般说器件绝缘栅SiO2薄膜的耐压场强是E=(5-10)×106V/cm,如果器件SiO2膜厚度取1000,其器件输入脚施加50V-100V以上的静电压就将会被击穿,而人体带静电超过50V、100V是极平常的。

  (2)造成噪声、发射电磁波干扰

  ESD引起EMI其电磁波的前后峰较尖,信号强,相当于电路中几伏的能量,频率跨越几MH2甚几百MH2的强大噪声,可能引起元器件损坏,设备和传感器不正常工作,甚至引起设备死机。

  ESD引起的EMI还会引发错误信号的输入,或发生锁存现象。如无尘室中,将晶圆片的EMIF箱放在钢的手推车上,晶圆片的ESD会通过电感传给手推车,车轮是绝缘的,则EMI的扩散会引起晶圆片处理机死机。

  (3)电击人体

  人体的ESD或对人体的ESD当超过人体电击极限电流5mA以上时,人都会有各种伤害感觉,造成工作人员的情绪不安,操作错误。

  半导体,平面显示器,光电子等无尘室,尽管做了很多工作,但无尘室的静电问题仍然影响着生产安全和产品产量,影响着制造成本和效益,影响产品的质量和可靠性。据国外工业专家估计,美国每年由于静电造成产品的损失平均在8-33%,还有人估计美国每年静电对电子工业毁损价值达100亿美元;日本80年代曾对报废的电子产品进行分析,由ESD引起的损失占1/3。我国半导体、平面液晶显示、光电子等都起步较晚,但静电危害也时有发生,成品率较低。而银行、证券公司、机要数据库、监控中心,电力调度室等等,若出现ESD就很容易引起干扰,数据遗失,情形就更严重了。

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