Phần 2:ảnh hưởng của sự phóng điện do tĩnh điện (Electrostatic Discharge hay ESD)

Cơ bản về tĩnh điện và ảnh hưởng của sự phóng tĩnh điện( Phần 1)

Tác hại của ESD đối với sản xuất

Trong lĩnh vực bán dẫn, hiện tượng phóng điện do tĩnh điện có thể xảy ra đối với các con chíp trong suốt vòng đời của nó bất kể là nó đang ở trong dây chuyền sản xuất bán dẫn hay đã được đóng gói (package), đang được cất trong kho hay đã được lắp ráp vào sản phẩm và đưa vào sử dụng. Các dữ liệu thống kê cho thấy hư hỏng do ESD trực tiếp gây ra chiếm đến hơn 10% trong các IC bị hỏng. Thực tế, hầu hết các hư hỏng do quá áp (electrical overstress hay EOS), chiếm 50% số lượng IC bị hỏng, đều có nguồn gốc ban đầu là ESD [1].

Khi hiện tượng phóng điện xảy ra sẽ có một xung dòng điện chạy qua chíp bán dẫn. Xung dòng điện này có đặc tính là tăng rất nhanh (trong khoảng vài phần tỷ giây – nanosecond) đến giá trị cực đại và dòng điện cực đại có thể lên đến hàng ampere. Dòng điện quá lớn này sẽ tạo ra một điện áp lớn có thể đánh thủng các lớp cách điện cũng như các lớp ô-xít ở cực gate của các transistor. Dòng điện ESD với năng lượng rất cao cũng có thể tạo ra một lượng nhiệt rất lớn tại một vùng cục bộ và phá huỷ các thành phần mạch cũng như các lớp dây dẫn kim loại tại vùng đó. Dòng điện ESD với cường độ lớn còn gây ra hiện tượng electromigration làm giảm độ tin cậy (reliability) của chíp bán dẫn. (Electromigration là hiện tượng các phân tử vật chất cấu thành nên dây dẫn và via trong chíp bán dẫn bị tác động và di chuyển ra khỏi vị trí ban đầu do va chạm với các electron trong dòng điện. Electromigration có thể làm cho các dây dẫn và via bị đứt hay không còn kết nối tốt.)

hiện tượng một mạch bán dẫn bị

phá huỷ do hiện tượng cộng hướng ESD

phóng điện qua mạch ESD

ảnh hưởng của ESD đến

mạch điện(mũi tên)

ảnh chụp mạch bên sử dụng kính

hiển vi điện tử phóng đại 5000 lần

Sự bám hút (ESA – Electro Static Atraction)

Các hạt bụi nhỏ khi gần từ trường tĩnh điện sẽ bị phân cực trái dấu. Sau đó các hạt bụi này sẽ bị hút vào bề mặt vật thể do lực hút. Điều này gây ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sản xuất và chất lượng sản phẩm. Những tác hại thường thấy là giảm chất lượng sản phẩm, mực in bị nhiễm bẩn, bị lem khi in, kẹt máy, làm hư bản in trên ống đồng…

Tác hại đối với con người khi tiếp xúc với ESD trong thời gian dài:

Với một lượng điện tích rất lớn trên bề mặt vật thể, tạo ra một từ trường cực mạnh ở môi trường xung quanh. Từ trường này có tác hại về lâu dài với sức khỏe con người, trong đó, ảnh hưởng nhiều nhất là hệ thần kinh, hệ sinh dục, hệ tuần hoàn. Đặc biệt lực tĩnh điện có khả năng giật người thao tác gây ra tai nạn lao động

Phần 3: Giải quyết vấn đề phóng tĩnh điện và cách phòng tránh