Mối nguy hiểm của tĩnh điện trong phòng sạch
1. Lực Coulomb tĩnh điện
Under the action of electrostatic Coulomb force, adsorbed dust and dirt cause increased leakage or short circuits in components, damaging performance and significantly reducing yield and reliability. For example, when the dust particle size is >100μm, chiều rộng dây nhôm xấp xỉ 100μm và độ dày màng oxit là 50μm, sản phẩm rất có thể bị loại bỏ. Giờ đây, với đường kính dây mịn hơn và màng oxit mỏng hơn, ngay cả những hạt bụi rất nhỏ cũng có thể làm hỏng các bộ phận. Điều này thường xảy ra trong các quá trình như khắc, làm sạch, quang khắc, hàn điểm và đóng gói.
2. Phóng tĩnh điện (ESD)
(1) Màng oxit cách điện của các bộ phận bị phá vỡ và các dây dẫn bị đốt cháy hoặc nóng chảy giữa các dây dẫn. Nếu cơ thể con người mang điện tích tĩnh 10KV (100PF) và chạm vào chân cắm của thiết bị thì hiện tượng ESD sẽ xảy ra. Dòng phóng xung tức thời xuống đất có thể đạt cực đại 20A (10 ~ 100 giây). Điều này có sức tàn phá lớn, gây hư hại không chỉ cho các thiết bị SiO2 màng mỏng, đường kính nhỏ, mật độ cao như Lsi và Vlsi mà còn cả các thiết bị IC và MOS nói chung. Thông thường, điện áp chịu đựng của màng SiO2 cổng cách điện của thiết bị là E=(5-10) × 10⁶ V/cm. Nếu độ dày màng SiO2 là 1000, đặt điện áp tĩnh từ 50V-100V trở lên vào chân đầu vào của thiết bị sẽ gây hỏng hóc. Cơ thể con người thường mang tĩnh điện vượt quá 50V hoặc 100V.
(2) Gây ồn, nhiễu điện từ
EMI do ESD gây ra có các đỉnh nhọn và tín hiệu mạnh, tương đương với vài volt năng lượng trong mạch. Tiếng ồn mạnh, với tần số kéo dài vài MHz hoặc thậm chí hàng trăm MHz, có thể làm hỏng các bộ phận, khiến thiết bị và cảm biến gặp trục trặc, thậm chí khiến thiết bị bị hỏng. EMI do ESD gây ra cũng có thể gây ra hiện tượng đầu vào tín hiệu sai hoặc hiện tượng chốt. Ví dụ, trong phòng sạch, nếu tấm chắn EMI của tấm bán dẫn được đặt trên một xe đẩy bằng thép thì ESD từ tấm bán dẫn sẽ được truyền đến xe đẩy thông qua điện cảm. Vì các bánh xe được cách nhiệt nên sự khuếch tán EMI có thể khiến máy xử lý wafer bị hỏng.
(3) Điện giật vào cơ thể con người
ESD Bóng phóng tĩnh điện cơ thể con người
Khi ESD trên cơ thể con người hoặc ESD đối với cơ thể con người vượt quá dòng điện giới hạn điện giật của cơ thể con người hơn 5mA, con người sẽ trải qua nhiều cảm giác có hại khác nhau, gây ra cảm giác đau khổ và lỗi vận hành cho nhân viên.
Bất chấp những nỗ lực đáng kể, vấn đề tĩnh điện trong phòng sạch dành cho chất bán dẫn, màn hình phẳng, quang điện tử, v.v., vẫn ảnh hưởng đến an toàn sản xuất và sản lượng sản phẩm, chi phí và hiệu quả sản xuất cũng như chất lượng và độ tin cậy của sản phẩm. Các chuyên gia công nghiệp nước ngoài ước tính rằng tổn thất sản phẩm trung bình hàng năm do tĩnh điện ở Hoa Kỳ là 8-33%, và một số ước tính thiệt hại hàng năm đối với ngành điện tử do tĩnh điện ở Hoa Kỳ gây ra lên tới 10 tỷ USD. Vào những năm 1980, Nhật Bản phân tích các sản phẩm điện tử phế liệu và nhận thấy tổn thất do ESD gây ra chiếm 1/3. Các ngành công nghiệp bán dẫn, LCD màn hình phẳng và quang điện tử của đất nước tôi bắt đầu tương đối muộn, nhưng nguy cơ phóng tĩnh điện (ESD) vẫn xảy ra thường xuyên, dẫn đến tỷ suất lợi nhuận thấp. Trong các ngân hàng, công ty chứng khoán, cơ sở dữ liệu bí mật, trung tâm giám sát, phòng điều độ điện và các cơ sở tương tự khác, ESD có thể dễ dàng gây nhiễu và mất dữ liệu, dẫn đến những tình huống nghiêm trọng hơn.