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半导体器件测量工作中的静电防护技术

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摘要：国家实验室审查中对我院晶体管的测量提出了静电防护要求，本文简单阐述半导体器件的测量工作中的静电防护技术。

关键词：静电、ESD、静电灵敏等级

一、概述：
静电是一种电能，它存留于物体表面，是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果，是通过电子或离子的转换而形成的。静电现象是电荷在产生和消失过程中产生的电现象的总称。如摩擦起电、人体起电等现象。

静电通常在相同或者不同材料（至少有一种不导电）的接触和分离时产生。（例如：鞋子和地毯）另一个可能性是在非导电材料表面空气的流动时产生。ESD是指静电的释放，所有电子组件都可能被ESD损坏，也可以通过向他们（人体或者机器）排放静电而带电或者先变成带电然后又释放到地面。放置在某个区域的装置会因为附近带电材料而产生静电。如果在那个区域，通过将装置接地可以将静电转移。静电破坏还可以累积，意思是说不一定是单一的静电损坏，也可能是多次静电累积到一定程度就可以对产品造成破坏。

为了控制和消除ESD，美国、西欧和日本等发达国家均制定了国家、军用和企业标准或规定。从静电敏感元器件的设计、制造、购买、入库、检验、仓储、装配、调试、半成品与成品的包装、运输等均有相应规定，对静电防护器材的制造使用和管理也有较严格的规章制度要求。

二、由于不可能建立一套包含所有情况的程序，所以最重要的是要了解静电防护的基本原则，
主要有以下几个方面：
a)增加组件的静电防护，组件越小越复杂越容易受静电影响。
b)避免带静电。避免使用带电材料和预防不同的潜在因素。
c)使用特定的静电防护工具（例如;防静电手环，防静电鞋）
d)对静电释放的管控，基本原则是：在受控（缓慢）的方式下把已经带的电经由释放
路径释放掉。（例如：元器件——人——静电环——接地）
e)对产品的保护，使用抗静电包装防止产品带电。

三、分类：
不同产品对ESD 的敏感程度是不一样的，这取决于他们的设计或者是用于保护装置（如：
保护二极管）。因此，这些组件可以分成四个敏感等级：

静电电灵敏等级分类（表1）
名称级别静电敏感电压
静电甚敏感器件 Class 1 ESD ≤ 2000V
静电敏感器件 Class 2 2000V ＜ESD ≤ 4000V
静电中等敏感器件 Class 3 4000V ＜ ESD ≤ 16000V
非静电敏感器件 Class 4 ESD >16000V

四、产品静电灵敏等级分类（表2）
产品类型级别备注
MOS 管 Class 1 /
电路管 Class 2 /
数字晶体管 Class 2 /
二极管（SKY、ZENER、SWITCH） Class 3 /
双极管 Class 3 /
三极管（NPN 型、PNP 型） Class 4 /
可控硅管（thyristor） Class 4 /

四、静电防护要求措施

一般法则：所有设备工具, 夹具和手工具用以生产, 处理或储存对静电敏感的产品必须
遵照“表2”的等级要求严格执行。
1．非必要及个人物品不可放置在无静电工作桌上。．
1 静电环。
2 防静电鞋、防静电手链测试器。
3 防静电桌垫。
4 无粉抗静电指套/防静电手套。
5 交流型离子风扇。
6 防静电工作桌。
7 防静电袋/防静电料管。
8 静电压表。
9 万用表。
10 高阻表
11 防静电提醒标签。
12 防静电工作服。
13 抗静电气泡垫。
14 导电地毯。
15 橡皮筋
16 真空吸笔或防静电镊子
17 相对湿度控制
18 静电接地
19 EOS 预防

附表：半导体器件的静电防护措施

项目	ESD措施	Class1	Class2	Class3	Class4
1	静电环	C	C		R
2	防静电鞋测试器	C	C	C	R
3	防静电桌垫	C	R	R	P
4	无粉尘抗静电手套/防静电手套	C	C	R	R
5	离子风扇	C	R	R	P
6	防静电工作桌	C	R	R	P
7	防静电袋/防静电料管	C	R	R	P
8	防静电场测试仪	C	C	C	C
9	欧姆表	C	C	C	C
10	防静电提醒标签	C	R	R	P
11	防静电工作服	C	C	C	C
12	抗静电气泡垫	C	C	R	P
13	导电地毯	C	C	R	P
14	真空吸笔或防静电镊子	C	C	R	P
15	相对湿度控制	C	C	C	C
16	静电接地	C	C	C	R
17	EOS 预防	C	C	C	C
18	ESD 稽核	C	C	C	C