开放式微电子专业实验课程改革与探索

在建设研究型综合大学的教学改革需求下,为改进原有专业实验的教学模式,针对"微电子专业实验"专业核心课程,进行了开放式实验教学新模式的尝试,在实验教学方法、教学手段和实验管理方式等方面实现了开放式微电子专业实验课程改革,有效解决了微电子技术实验仪器贵重、精密、量少与实验人数多、实验时间短的供需矛盾。通过建立理论与实验之间的预实验教学系统,一方面有利于提高实验效率,另一方面还有利于增强学生理论与实验融会贯通的能力。通过预实验和开放式实验教学,使学生具有扎实的理论基础,并为理论知识创新提供了一个良好的实验平台,综合培养了学生的动手、分析、探讨及实验总结、创新等能力。     

0.18μm RF CMOS双向可控硅ESD防护器件的研究(英文)

基于传统双向可控硅(DDSCR)提出了两种静电放电(ESD)保护器件,可应对正、负ESD应力从而在2个方向上对电路进行保护。传统的DDSCR通过N-well与P-well之间的雪崩击穿来触发,而提出的新器件则通过嵌入的NMOS/PMOS来改变触发机制、降低触发电压。两种改进结构均在0.18μmRFCMOS下进行流片,并使用传输线脉冲测试系统进行测试。实验数据表明,这两种新器件具有低触发电压、低漏电流(～nA),抗ESD能力均超过人体模型2kV,同时具有较高的维持电压(均超过3.3V),可保证其可靠地用于1.8V、3.3V I/O端口而避免出现闩锁问题。     

GGNMOS叉指宽度与金属布线对ESD防护性能的影响

栅接地NMOS(GGNMOS)器件具有与CMOS工艺兼容的制造优势,广泛用于静电放电(ESD)保护。鉴于目前GGNMOS的叉指宽度、叉指数及金属布线方式等外部因素对ESD鲁棒性的影响研究较少,设计了不同的实验对此开展对比分析。首先,基于0.5μm Bipolar-CMOS-DMOS(BCD)工艺设计并制备了一系列GGNMOS待测器件;其次,通过传输线脉冲测试,分析了叉指宽度与叉指数对GGNMOS器件ESD失效电流(It2)的影响,结果表明,在固定总宽度下适当减小叉指宽度有利于提高It2;最后,比较了平行式与交错式两种金属布线方案对It2的影响,结果表明,平行式金属布线下GGNMOS器件的ESD鲁棒性更好。     

基于3D仿真的LDMOS-SCR器件优化

为了提高内嵌可控硅(SCR)的横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS-SCR)器件应用于高压时的ESD防护性能,基于0.35 μm BCD工艺,在典型LDMOS-SCR(Dut1)基础上,制备了两种实验器件,即阳极环N+区的LDMOS-SCR(Dut2)和在阳极端引入漂移层的LDMOS-SCR(Dut3)。在ESD应力作用下,器件开启后的3D TCAD仿真结果表明,相比于Dut1,Dut2和Dut3的电流密度更小,Dut2和Dut3的导通电阻更大。传输线脉冲的测试结果表明,器件的维持电压分别从2.74 V增至8.41 V和16.20 V,Dut2、Dut3的品质因数较Dut1分别增大了1.96倍、3.52倍。该3D TCAD仿真及版图改进方法可为高压IC的ESD防护设计提供有益参考。     

Design of novel DDSCR with embedded PNP structure for ESD protection* Xiuwen Bi (毕秀文), Hailian Liang (梁海莲), Xiaofeng Gu (顾晓峰)?, Long Huang (黄龙)

通过在常规双向可控硅器件(DDSCR)内部嵌入一个PNP结构,提出了一种新型的静电防护(ESD)器件DDSCR-PNP,以提高器件的维持电压(Vh),降低闩锁风险。首先,分析了DDSCR-PNP器件的工作机理,理论分析表明,内嵌PNP结构(PNP_2)使器件具有很好的电压箝位能力。然后,基于0.35 μm Bipolar-CMOS-DMOS工艺制造了实验器件,并利用Barth 4002传输线脉冲测试系统进行了分析。测试结果证明了DDSCR-PNP的Vh比传统DDSCR高得多,而且通过调节P阱宽度可进一步增加Vh。然而,当P阱宽度超过12 μm时,DDSCR-PNP的漏电流(IL)出现明显波动。最后,利用Sentaurus仿真分析了影响Vh和IL的原因。结果表明,横向PNP_2有助于提高Vh并降低IL,但其作用随着P阱宽度的增大而减弱,导致IL随之增大。这种新型的DDSCR-PNP器件为高压集成电路的ESD防护提供了一种有效的解决方案。