ESD基本概念及ESD產生來源詳解-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-05-30
CMOS工藝集成電路制造技術已經進入納米時代，隨著特征尺寸的降低，ESD (Electro-Static Discharge，靜電放電）問題越來越成為集成電路中最主要的可靠性問題。
ESD基本概念
ESD定義：ESD（Electro-Static discharge）的意思是“靜電釋放”。ESD是20世紀中期以來形成的以研究靜電的產生、危害及靜電防護等的學科。因此，國際上習慣將用于靜電防護的器材統稱為ESD，中文名稱為靜電阻抗器。
靜電放電，很容易造成電子元件或電子系統遭受過度電應力而永久破壞。
在芯片制造、生產、測試、搬運等過程中，靜電會積累在人體、儀器、設備之中，甚至芯片本身也會積累靜電，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：
加強工作場所對靜電積累的控制
必須加強集成電路本身對靜電放電的耐受能力，ESD保護設計成為所有芯片設計時必須考慮的一部分。
ESD的基本認識
當兩個帶有相反電荷的物體相接觸時就會發生放電的現象，而且這種現象在芯片使用和生產中隨處可見。
比如摩擦、離子注入等過程中很容易造成芯片中的靜電積累，當積累有電荷的芯片與人體、機械導體、其它芯片接觸時，就有可能發生靜電放。
這個過程可能持續幾納秒到幾百納秒，放電電壓可能高達幾百伏甚至上千伏，放電電流可能高達數安培甚至數十安培，芯片內的器件在這樣高壓、大電流的作用下會發生不可逆的破壞，這是需要設計ESD保護電路的根本原因。
ESD產生來源
人體放電模式(HBM,Human Body Model):
是指因人體通過磨擦或其他因素積累了靜電，此時當人去碰觸IC時，人體上的靜電便會經由IC的PIN腳進入IC內，再經由IC放電到地。芯片級一般用HBM來做測試。
機器放電模式(MM,Machine Model):
是指機器（例如機械手臂）本身積累了靜電，當此機器碰觸IC時，該靜電便經由IC的PIN腳放電。此放電的過程時間更短，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內部積累了靜電，但在靜電積累的過程中IC并未受到損傷。這種帶有靜電的IC在處理過程中，當其PIN腳碰觸到接地面時，IC內部的靜電便會經由PIN腳自IC內部形成放電，此種模式的放電時間可能只在幾ns內。（最厲害）
電場感應模式（Field-Induced Mode）：
這種模式是由于外在電場影響芯片電荷引起的。過程類似于CDM。
圖3 HBM模式的ESD模型
圖4 CDM模式的ESD模型
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