什么是多層氧化物MOS集成電路

什么是多層氧化物MOS集成電路

所有 MOS 集成電路 （包括 P 溝道 MOS， N 溝道 MOS， 互補 MOS — CMOS 集成電路） 都有一層絕緣柵，以防止電壓擊穿。一般器件的絕緣柵氧化層的厚度大約是 25nm 50nm 80nm 三種。在集成電路高阻抗柵前面還有電阻——二極管網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行保護(hù)，雖然如此，器件內(nèi)的保護(hù)網(wǎng)絡(luò)還不足以免除對器件的靜電損害（ESD），實驗指出，在高電壓放電時器件會失效，器件也可能為多次較低電壓放電的累積而失效。 按損傷的嚴(yán)重程度靜電損害有多種形式，最嚴(yán)重的也是最容易發(fā)生的是輸入端或輸出端的完全破壞以至于與電源端 VDD GND 短路或開路，器件完全喪失了原有的功能。稍次一等嚴(yán)重的損害是出現(xiàn)斷續(xù)的失效或者是性能的退化，那就更難察覺。還有一些靜電損害會使泄漏電流增加導(dǎo)致器件性能變壞。

由于不可避免的短時間操作引起的高靜電電壓放電現(xiàn)像，例如人在打臘地板上走動時會引起高達(dá) 4KV - 15KV 的靜電高壓，此高壓與環(huán)境濕度和表面的條件有關(guān)，因而在使用 CMOS 、NMOS 器件時必須遵守下列預(yù)防準(zhǔn)則：

1 不要超過手冊上所列出的極限工作條件的限制。

2 器件上所有空閑的輸入端必須接 VDD 或 VSS，并且要接觸良好。

3 所有低阻抗設(shè)備（例如脈沖信號發(fā)生器等）在接到 CMOS 或 NMOS 集成電路輸入端以前必然讓器件先接通電源，同樣設(shè)備與器件斷開后器件才能斷開電源。

4 包含有 CMOS 和 NMOS 集成電路的印刷電路板僅僅是一個器件的延伸，同樣需要遵守操作準(zhǔn)則。從印刷電路板邊緣的接插件直接聯(lián)線到器件也能引起器件損傷，必須避免一般的塑料包裝，印刷電路板接插件上的 CMOS 或 NMOS 集成電路的地址輸入端或輸出端應(yīng)當(dāng)串聯(lián)一個電阻，由于這些串聯(lián)電阻和輸入電容的時間常數(shù)增加了延遲時間。這個電阻將會限制由于印刷電路板移動或與易產(chǎn)生靜電的材料接觸所產(chǎn)生的靜電高壓損傷。

5 所有 CMOS 和 NMOS 集成電路的儲存和運輸過程必須采用抗靜電材料做成的容器，而不能按常規(guī)將器件插入塑料或放在普通塑料的托盤內(nèi)，直到準(zhǔn)備使用時才能從抗靜電材料容器中取出來。

6 所有 CMOS 和 NMOS 集成電路應(yīng)當(dāng)放置在接地良好的工作臺上，鑒于工作人員也能對工作臺產(chǎn)出靜電放電，所以工作人員在操作器件之前自身必須先接地，為此建議工作人員要用牢固的導(dǎo)電帶將手腕或肘部與工作臺表面連接良好。

7 尼龍或其它易產(chǎn)生靜電的材料不允許與 CMOS 和 NMOS 集成電路接觸。

8 在自動化操作過程中，由于器件的運動，傳送帶的運動和印刷電路板的運動可能會產(chǎn)生很高的靜電壓，因此要在車間內(nèi)使用電離空氣鼓風(fēng)機和增濕機使室內(nèi)相對濕度在 35% 以上，凡是能和集成電路接觸的設(shè)備的頂蓋、底部、側(cè)面部分均要采用接地的金屬或其它導(dǎo)電材料。

9 冷凍室要用二氧化碳制冷，并且要放置隔板，而器件必須放在導(dǎo)電材料的容器內(nèi)。

10 需要扳直外引線和用手工焊接時，要采用手腕接地的措施，焊料罐也要接地。

11 波峰焊時要采用下面措施：

a 、波峰焊機的焊料罐和傳送帶系統(tǒng)必須接真地。

b 、工作臺采用導(dǎo)電的頂蓋遮蓋，要接真地。

c 、工作人員必須按照預(yù)防準(zhǔn)則執(zhí)行。

d 、完成的工件要放到抗靜電容器中，優(yōu)先送到下一道工序去。

12 清洗印刷電路板要采用下列措施：

a 、蒸氣去油劑和籃筐必須接真地，工作人員同樣要接地。

b 、不準(zhǔn)使用刷子和噴霧器清洗印數(shù)電路板。

c 、從清洗籃中拿出來的工件要立即放入蒸汽去油劑中。

d 、只有在工件接地良好或在工件上采用靜電消除器后才允許使用高速空氣和溶劑。

13 必須有生產(chǎn)線監(jiān)督者的允許才能使用靜電監(jiān)測儀。

14 在通電狀態(tài)時不準(zhǔn)插入或拔出集成電路，絕對應(yīng)當(dāng)按下列程序操作：

a 、插上集成電路或印刷電路板后才通電。

b 、斷電后才能拔出集成電路或印刷電路板。 　

15 告誡使用 MOS 集成電路的人員，決不能讓操作人員直接與電氣地相連，為了安全的原因，操作人員與地氣之間的電阻至少應(yīng)有 100K。

16 操作人員使用棉織品手套而不要用尼龍手套或橡膠手套。

17 在工作區(qū)，禁止使用地毯。

18 除非絕對必要外，都不準(zhǔn)工作人員觸摸 CMOS 或 NMOS 器件的引線端子。

CMOS集成電路的安裝

為了避免由于靜電感應(yīng)而損壞電路，焊接CMOS集成電路所使用的電烙鐵必需良好接地，焊接時間不得超過5秒。最好使用20~25W內(nèi)熱式電烙鐵和502環(huán)氧助焊劑，必要時可使用插座。

在接通電源的情況下，不應(yīng)裝拆CMOS集成電路。凡是與CMOS集成電路接觸的工序，使用的工作臺及地板嚴(yán)禁鋪墊高絕緣的板材（如橡膠板、玻璃板、有機玻璃、膠木板等），應(yīng)在工作臺上鋪放嚴(yán)格接地的細(xì)鋼絲網(wǎng)或銅絲網(wǎng)，并經(jīng)常檢查接地可靠性。

CMOS集成電路的測試

測試時所有CMOS集成電路的儀器、儀表均應(yīng)良好接地。如果是低阻信號源，應(yīng)保證輸入信號不超過CMOS集成電路的電源電壓范圍（CXXX系列為7~15V，C4000系列為3~18V），既VSS≤Vi≤VDD。如果輸入信號一定要超過CMOS集成電路的電源電壓范圍，則應(yīng)在輸入端加一個限流電阻，使輸入電流不超過5mA，以避免CMOS集成電路內(nèi)部的保護(hù)二極管燒毀。

若信號源和CMOS集成電路用兩組電源，開機時，應(yīng)先接同CMOS集成電路電源，后接通信號源電源。關(guān)機時，應(yīng)先關(guān)信號源電源，后關(guān)CMOS集成電路電源。 CMOS集成電路的保護(hù)措施。

因為CMOS集成電路輸入阻抗極高，隨機的靜電積累很可能使電路引出端任意兩端的電壓超過MOS管柵擊穿電壓，從而引起電路損壞。所以，CMOS集成電路不用時應(yīng)把電路的外引線全部短路，或放在導(dǎo)電的屏蔽容器內(nèi)，以防被靜電擊穿。

CMOS集成電路的互換

在使用中有些CMOS集成電路是可以直接換用。如國產(chǎn)CC4000可與國外產(chǎn)品CD4000、MC14000系列直接代換。

對于那些管腳排列和封裝形式完全一致，但電參數(shù)有所不同的CMOS集成電路，換用時要十分注意。如國產(chǎn)CC4000和CXXX中有些品種，它們的工作電壓有所差異，CC4000為3~18V、CXXX為7~15V。換用時要考慮到電源供電及負(fù)載能力問題。另外，對于那些封裝形式及管腳排列不同的CMOS集成電路，一般不能直接代換。如果需要換用，則應(yīng)做一些相應(yīng)的變換使兩者功能相同的引出端一一對應(yīng)。

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