在凈化車間中,靜電是最難控制的因素之一,靜電可以使半導(dǎo)體器件生產(chǎn)中的廢品增多、降低電子設(shè)備的可靠性。實踐證明,在半導(dǎo)體器件的制造和測試過程中、在運輸和儲存中、在設(shè)備的安裝和調(diào)試以及使用過程中,半導(dǎo)體器件都可能受到靜電的作用。因此,在半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)中,實際上所有的制造階段都需要防止靜電對器件的作用。
消除靜電的方法很多,對有防靜電環(huán)境要求的凈化車間施工,我們可以選擇一下材料來防治靜電的產(chǎn)生:
采用不易產(chǎn)生靜電或產(chǎn)生靜電后能較快泄漏的材料,多種材料共同使用時,應(yīng)選用在電序列表中位置接近的材料。
所有的材料均可歸入電的導(dǎo)體或電的絕緣體導(dǎo)體是電流能夠通過的材料,絕緣體是電流不能通過的材料。
導(dǎo)體由于其本身的電特性(電阻率)有著很大的差異,故又可進(jìn)一步分為良導(dǎo)體(即通常的導(dǎo)體)和不良導(dǎo)體(即耗散材料),兩者均具有維持電流的能力而區(qū)別于絕緣體。下面用圖1來表達(dá)良導(dǎo)體(導(dǎo)體)、不良導(dǎo)體(耗散材料)和絕緣體的區(qū)別。
圖1
圖1中,?·cm是電阻率的測量單位,它的定義是一個邊長1m的立方體樣本維持單位電流所需的電壓值。
?/sq是表面電阻率的測量單位,其定義是單位電流通過正方形材料樣本所需的電壓。
(1)導(dǎo)電材料。導(dǎo)電材料是指表面電阻率小于1×105/sq或體積電阻率小于1×104?·cm的材料。
(2)耗散材料。耗散材料是指表面電阻率大于等于1×105?/sq,但小于1×1012?/sq或體積電阻率大于等于1×104?·cm但小于1×1011·cm的材料。
與導(dǎo)電材料相比,耗散材料的電荷流動速度更緩慢,但在某種程度上更容易受控。耗散材料可用于靜電放電(ESD, Electrostatic Discharge)的控制,因其放電速度緩慢,可以避免對生產(chǎn)的微結(jié)構(gòu)如光刻工藝造成損傷。
上面提到的靜電引力和污染控制問題只是靜電造成的負(fù)面影響的一個方面,另外,靜電電荷從一個物體到另一個物體的釋放也會造成靜電損傷。靜電放電可以表現(xiàn)為電過載(電壓擊穿)或瞬時釋放能量(大電流)的放電形式,使產(chǎn)品受到實質(zhì)性的損傷。
(3)絕緣材料。絕緣材料是表面電阻率大于1×1012?/sq或體積電阻率大于1×1011?·cm的材料。絕緣體消散靜電的能力很差,甚至可以忽略不計。因此,對特別好的絕緣體,如石英、特氟綸等接地不會起到任何作用。