集成電路的隱形殺手是什么

　　1998年8月24日，英一教授將芯片植入自己手臂內獲得成功。說起芯片，大家都知道，芯片里含有集成電路，那么，集成電路害怕什么呢？

　　我們可能體會不到，人走過化纖的地毯可能產生靜電大約有35?000伏電壓，翻閱塑料說明書時大約為7000伏電壓，人在靜電放電時會感到皮膚酸麻疼痛，對于集成電路中的電子元器件來說，這么高的電壓就可能造成致命的危害。靜電放電過程以極高的強度迅速地發生，通常會產生足夠的熱量熔化半導體芯片的內部電路或者將絕緣層擊穿，即使被靜電作用一次，就可能使整塊集成電路永久報廢。任何一家制造商都面臨著靜電帶來的威脅。全球電子制造工業中，每年因為靜電放電而造成的損失高達數十億美元。可以說，靜電是集成電路的“隱形殺手”。

　　為解決這個問題，在集成電路器件的制造、測試、搬運、組裝、生產階段以及使用階段，人們都會采用多種方式嚴格地保護電子元件。例如要求所有進入靜電保護區域的工作人員必須接地，防止電荷累積；在制造車間，操作人員穿著防靜電服裝、防靜電鞋襪，佩戴接地的防靜電腕帶；工作場所的地面是導電的，或者鋪設導電墊；保持環境空氣濕度。此外，為了中和產生的靜電電荷，最有效的方法是使用離子發生器——它可以在工作區域吹出離子化空氣流，中和累積在絕緣材料上的電荷；在裝配期間，電路板包裝也采用專門的屏蔽袋。例如我們見到的一些電子元件外面包有一層灰色的半透明塑料包裝，這層塑料中加入了導電材料，它可以有效屏蔽電流，保護電子元件不受影響。不僅如此，設計人員還將靜電保護電路制造在集成電路芯片中，提供靜電電流的放電路徑，從而避免靜電將內部電路擊穿。

　　解析集成電路殺手——靜電

　　ESA（Electro Static Attraction）靜電吸附

　　我們知道IC生產工藝要求的是潔凈車間或超凈車間。但國內很少有廠家能做到無塵室里一粒particle都沒有，現在要求灰塵顆粒粒徑由原來的0.3μm降低到現在的0.1μm，但如果吸附的灰塵粒子的粒徑大于線條寬度時，很容易使產品報廢。

　　有時候客戶會問，我們生產晶片的整道工序靜電防護做的很好，該接地的都接了，要用的防靜電設備也用了，而且凈化等級做的也很高，為什么放置一段時間后還會吸灰呢？那是因為生產加工晶片的機臺或工作車間都裝有FFU高效過濾器，當氣流與產品進行摩擦后就會產生靜電，靜電累積到一定量的時候就會吸附灰塵。所以我們建議在高效過濾器下端裝不帶氣源的靜電消除器來保證整個空間的動態平衡。

　　ESD（Electro Static Discharge）靜電放電

　　靜電放電是電荷積累的過程，當電荷積累到一定的程度，有個導體接近它就會產生靜電放電。舉個很簡單的例子，在干燥的冬季，人走動、摩擦后很容易積聚靜電，當我們碰到金屬把手或開汽車門的時候會有觸電的感覺，這就是靜電放電，一般人體帶有3000-5000V的靜電時就會有明顯放電的感覺。

　　半導體元器件也是同樣的道理，如果帶有一定靜電量的半導體器件單獨放置或裝入電路模塊時，它馬上就會被擊穿。器件受到靜電放電的影響后，有可能不會立即出現功能性的損壞，但會影響元器件的可靠性。

　　靜電放電造成的損失每年可達到幾十億美元以上。因此，許多大型的元件和設備制造廠引進專業技術以減小生產環境中的靜電積累。

　　EMI（Electro Magnetic Interference）電子干擾

　　靜電放電會輻射出很多的無線電波，而這些電波都是有頻率的，會對周邊的微處理器造成很大的干擾，比如會出現混亂的程序指令、混亂的資料、不明的錯誤信息等等，而這些問題一般不被人重視，但一旦出現故障它帶來的危害將是巨大的。

　　以上的危害給我們帶來的損失是驚人的。據有關報道估計我國電子工業每年因靜電造成直接經濟損失高達數十億人民幣;美國每年因靜電造成的電子工業直接經濟損失達100多億美元;英國也曾有過損失近20億英鎊的事實;日本在上世紀90年代，不合格微電子器件中有45%是因靜電造成的。這些數字是十分觸目驚心的，把全球這些損失加起來應該可以建造幾十個像華宏NEC這樣的芯片廠家，那會給我們大家帶來多少收益。
責任編輯：YYX