静电放电的危害特点

（1）首先由于许多人对静电的产生不太了解，因为l~2kV以下的静电放电感觉不到的，但却能使器件因电击而受到损伤。(须知一般MOS电路和场效应管击穿电压约为300V)所以说静电的损伤是在人们不知不觉的过程中发生的。

（2）器件的失效分析比较困难，因为静电的损伤与其他瞬变过程的过电压造成的器件损伤有时是很难区分开来。

（3）有的器件在受静电损伤以后，并不是不能用，而是特性有所下降，人们并不是当时就能发现，但已经造成了潜在的失效隐患，在将来某种特定的条件下，最终会导致器件失效，如器件氧化层出现一个孔，设备长时间工作后，金属化电迁移引起短路烧毁，从而导致设备故障。这种类型的静电损伤，将会大大的缩短元器件的使用寿命。

（4）有人错误地认为现在的集成电路，如MOS电路，不少的生产厂家在设计上已采用了抗静电的保护电路，认为防静电并不一定需要。但是，人们在生产活动中，工作人员穿的化纤衣服，各种塑料制品包装，上述材料的滑动、摩擦、或分离，特别是在空气干燥的季节里，将会产生600~15000V的静电电压，如果湿度为20%以下时，静电电压可高达30kV。即使有保护对于静电放电的敏感器件也是非常危险的。

静电作为一种普遍物理现象，近十多年来伴随着集成电路的飞速发展和高分子材料的广泛应用，静电的作用力、放电和感应现象引起的危害十分严重，美国统计，美国电子行业部门每年因静电危害造成损失高达100亿美元，英国电子产品每年因静电造成的损失为20亿英镑，日本电子元器件的不合格品中不少于45%的危害是因为静电放电(ESD)造成的。问题严重性还在于很多人对静电危害的认识不足和防静电知识的无知，常把一些因ESD造成的设备性能下降或故障，误认为是元器件早期老化失效。

ESD基本上可以分为三种类型，一是各种机器引起的ESD，二是家俱移动或设备移动引起的ESD，三是。这三种ESD对于半导体器件的生产和电子产品的生产都非常重要。电子产品在使用过程最容易受到人体接触或设备移动引起的ESD的损坏，便携式电子产品尤其容易受到人体接触产生的ESD的损坏。在一般情况下ESD会损坏与之相连的接口器件，另一种情况是遭受ESD冲击后的器件可能不会立即损坏，而是性能下降导致产品过早出现故障。

当集成电路（IC）经受ESD时，放电回路的电阻通常都很小，无法限制放电电流。例如将带静电的电缆插到电路接口上时，放电回路的电阻几乎为零，造成高达数十安培的瞬间放电尖峰电流，流入相应的IC管脚。瞬间大电流会严重损伤IC，局部发热的热量甚至会融化硅片管芯。ESD对IC的损伤还包括内部金属连接被烧断，钝化层受到破坏，晶体管单元被烧坏。

ESD还会引起IC的死锁（LATCHUP）。这种效应和CMOS器件内部的类似可控硅的结构单元被激活有关。高电压可激活这些结构，形成大电流信道，一般是从VCC到地。串行接口器件的死锁电流可高达1A。死锁电流会

静电感应与静电放电(ESD)一直保持，直到器件被断电。不过到那时，IC通常早已因过热而烧毁了。

ESD冲击后可能存在两个不易被发现的问题，一般用户和IEC测试机构使用传统的“环路反馈方法”和“插入方法”进行测试，通常检测不出这两个问题。

一个问题是RS-232接口电路中接收器对发送器产生交叉串扰。同类产品RS-232接口电路中的ESD保护结构可能对某种波形的ESD或某个ESD冲击电压失效，经过ESD冲击后在接收器输入端和发送器输出端之间形成通路，从而导致接收器对发送器产生交调。如果RS-232接口电路中有关断电路，那么关断期间经过ESD冲击后更容易产生交调。产生交调后将导致通信失败，而且即使关断工作状态下发送器仍有输出，导致关断失效，使对方RS-232处在接收状态。

另一个问题是RS-232接口电路对电源产生反向驱动。某些RS-232接口电路中的ESD保护结构经过ESD冲击后可能在输入端与供电电源VCC之间形成电流通路，对供电电源产生反向驱动。如果供电电源没有吸入电流的能力（通常来讲电源输出回路里有一个正向二极管），这将导致电源电压VCC上升，从而损坏RS-232接口电路和系统内的其它电路。因为RS-232接口电路输入端的电压在5V到25V之间，使VCC有可能高于9V，超出电源电压的最大范围而烧坏电路。

1 绪论

1.1 历史的回顾与静电学的新生

1.2 静电防护与电磁兼容性

2 静电学基础理论

2.1 电荷与库仑定律

2.2 电场与高斯定理

2.3 静电场的环流定理

2.4 静电场中的导体

2.5 静电场中的电介质

2.6 电容和部分电容

2.7 静电场的能量

3 静电起电与消散

3.1 静电起电原理

3.2 固体起电

3.3 粉体的静电起电

3.4 液体起电

3.5 气体的静电起电

3.6 人体的静电起电

3.7 静电的消散

4 静电放电与静电危害分析

4.1 静电放电的特点及类型

4.2 静电效应及其作用规律

4.3 工业生产中的静电障害

4.4 静电燃爆危害

4.5 电子行业的静电危害

4.6 静电电击危害

4.7 静电危害的预测和事故分析

5 静电危害防护

5.1 防静电危害的一般原则和对策

5.2 静电接地

5.3 空气加湿

5.4 材料的抗静电改性

5.5 静电消除器

5.6 人体静电的防护

6 静电放电建模与模拟

6.1 静电放电模型

6.2 静电放电模拟器

6.3 静电放电辐射场的理论建模

7 微电子器件静电防护和失效分析

7.1 防护策略和基本步骤

7.2 微电子器件、设备ESD敏感度测试

7.3 微电子器件静电放电失效分析方法

7.4 潜在性失效

7.5 微电子器件静电防护设计方法

7.6 防静电工作区设计

7.7 制造集成电路净化间的静电防护

7.8 防静电包装

8 静电测试技术

8.1 概述

8.2 静电基本参量测试

8.3 防静电设施及器具静电性能测试

8.4 防静电包装材料静电性能测试

8.5 人体静电参数测试

8.6 防静电织物静电性能测试

8.7 静电感度测试与数据处理方法

参考文献2100433B