Методическое пособие 700

больших потенциалов, но и многократное воздействие низких потенциалов.

Рис. 7.3. Зависимость количества разрядных импульсов ЭСР, приводящих к катастрофическим отказам БИС КР10005ВИ1, от напряжения ЭСР

7.3. Коллективные и индивидуальные меры защиты

от воздействия статических зарядов

Защита ППИ от ЭСЗ обычно проводится в двух направлениях: исключение факторов, приводящих к генерации ЭСЗ, и стекание накопленного заряда. Методы защиты от ЭСЗ, применяемые в полупроводниковой промышленности, подразделяются на химические, физикомеханические и конструктивнотехнологические. Первый и второй методы способствуют предотвращению возникновения статического электричества и ускорению стекания зарядов, третий – только защищает ППИ от опасных воздействий ЭСЗ, но не оказывает влияния на стекание зарядов.

Известно, что ЭСР происходит, ко-

10-5 Кл/м. Для предотвращения опасности целесообразно обеспечить уменьшение запасенной энергии ЭСЗ. Пути утечки ЭСЗ возможны через коронный разряд, объемную проводимость материала, на котором скапливается заряд, и поверхностную проводимость материала.

Следовательно, наиболее общими решениями проблемы борьбы со статическим электричеством являются ионизация воздуха, а также увеличение поверхностной и объемной проводимости материалов. Практические методы обычно состоят в создании организованных путей утечки ЭСЗ так, чтобы не допустить попадания опасных потенциалов на ППИ.

Первым из таких методов является метод заземления. Цепь утечек на землю

работает удовлетворительно, если ее сопротивление не превышает 106 Ом. Заземление является эффективным только для материалов, имеющих удельное сопротивление не более 1010 Ом м. Изолятор с удельным сопротивлением свыше 1014 Ом м может хранить высокую энергию ЭСЗ, что приводит к разряду при его связи с землей. Такой изолятор следует защищать другими способами. Заземленные электростатические проводники должны быть защищены от других проводников.

Второй метод заключается в подавлении ЭСЗ, так как заземление не позволяет эффективно снимать заряды с поверхности диэлектриков, которые широко применяются в чистых комнатах. ЭСЗ у таких материалов резко снижается при увеличении влажности воздуха (табл. 7.7) , однако при этом ухудшаются условия работы в

водящими коврами. Ковры предназначены, прежде всего, для рассеивания ЭСЗ с лиц, входящих в помещение перед тем, как они подсоединяются к заземлению. Они также создают "заземленный" фон во всем помещении. Проводящие ковры обычно изготавливаются из пластмасс, насыщенных углем, или проводящего винилового материала. Ковер подсоединяется к заземлению.

Столы, рабочие места также должны иметь проводящее покрытие из пропитанного углем пластика, проводящего дивинила или антистатического материала. Эти покрытия обычно заземляются с помощью шин, прокладываемых на столах под покрытием. Аналогичные покрытия должны иметь и стулья.

Перчатки или напальчники из обыкновенной, непроводящей резины могут быть источником ЭСЗ. Их нужно изготовлять из специального электропроводящего материала.

При выборе материалов особое вни-

мание уделяется их свойствам рассеивать ЭСЗ. Вместе с тем важной характеристикой материала является время рассеяния заряда при заземлении. В проведенных исследованиях на различные материалы подавался потенциал до 5000 В, после чего материал заземлялся и замерялось время достижения напряжения 500 В (табл. 7.8).

Таблица 7.8

Время рассеяния ЭСЗ различных материалов

Четвертая группа методов обеспечи-

вает уменьшение ЭСЗ тела человека. Для этого используются заземление и антистатическая одежда.

Проводящие браслеты являются одним из наиболее эффективных средств рассеяния ЭСЗ, накапливающегося на человеческом теле. Они создают электропроводный путь, по которому ЭСЗ может стекать на землю. Браслет состоит из проводящей полосы, укрепляемой на запястье, и пряжки, которой браслет соединяется с заземленным проводом (рис 7.4). Провод должен иметь последовательно соединенное сопротивление от 1 до 100 МОм для создания безопасных условии работы, чтобы протекающий через человеческий организм ток не превышал 1 мА. Конструкция браслетов может быть разнообразной. Для ежедневной оценки качества браслетов используются тестерные боксы, расположенные при всех входах на производственный участок. Они оборудованы лампочками, указывающими состояние брас-

летов: РАЗМКНУТО, ЗАМКНУТО, ХОРОШЕЕ.

Рис 7.4. Пример конструктивного оформления

антистатического браслета Для обеспечения заземления тела че-

ловека используются коврики из токопро-

водящих пластмасс и токопроводящая подошва обуви. Одежда человека может генерировать и сохранять ЭСЗ до 20 кВ, поэтому необходимо обращать внимание, чтобы персонал, работающий с чувствительными к ЭСЗ ППИ и электронными блоками, был одет в антистатическую одежду.

7.4. Конструктивно-технологические методы повышения стойкости ИС к воздействию ЭСР

Кроме применения внешних мер защиты, за последние годы разработаны методы защиты ИС конструктивнотехнологического типа и внутренней, т. е. встроенной защиты.

Например, предложен следующий способ защиты ИС от воздействия ЭСЗ человеческого тела во время монтажа на печатную плату. На внешней стороне осно-

вания корпуса прибора сформирован ряд углублений, внутри которых находится припой. Каждое углубление соединено сквозным отверстием с контактной площадкой на внутренней стороне основания корпуса. Таким образом, внешние выводы схемы оказываются утопленными внутрь основания корпуса, что практически исключает касание их руками оператора при монтаже.

Применение ряда конструктивных особенностей при разработке топологии кристалла ИС может повысить устойчивость ИС к ЭСЗ. В частности, хороший эффект получается при увеличении расстояния между областью эмиттерной диффузии и базовым контактом, например при увеличении его с 10 до 40 мкм, или путем снижения плотности тока в эмиттере за счет увеличения его периметра со стороны базового контакта. С целью уменьшения концентрации электрического поля и на-