功率VDMOS器件的ESD瞬态模型

基于对功率VDMOS器件ESD保护及初始条件的分析,建立了VDMOS器件的ESD保护等效电路,分析了ESD响应过程,得到功率VDMOS器件的ESD瞬态模型.分析结果表明,该模型准确地描述了功率VDMOS器件的ESD瞬态放电过程,解决了以往模型中初始条件分析不足等同题.借助该模型,获得ESD器件的等效电阻和击穿电压、VDMOS的栅极输入电阻、栅源电容、栅氧厚度等与功率VDMOS器件抗ESD能力的关系,为功率VDMOS器件的抗ESD保护设计提供重要指导.     

功率VDMOS器件的ESD瞬态模型

基于对功率VDMOS器件ESD保护及初始条件的分析,建立了VDMOS器件的ESD保护等效电路,分析了ESD响应过程,得到功率VDMOS器件的ESD瞬态模型. 分析结果表明,该模型准确地描述了功率VDMOS器件的ESD瞬态放电过程,解决了以往模型中初始条件分析不足等问题. 借助该模型,获得ESD器件的等效电阻和击穿电压、VDMOS的栅极输入电阻、栅源电容、栅氧厚度等与功率VDMOS器件抗ESD能力的关系,为功率VDMOS器件的抗ESD保护设计提供重要指导.     

功率肖特基二极管反向EOS量化检测及改善

由于抗反向过压或过流冲击能力不足而导致的功率肖特基势垒二极管(SBD)的潜在失效,会影响电路的可靠性,也是器件制造中最难解决的问题.根据SBD特点和应用要求,给出了静电放电(ESD)、反向浪涌电流冲击、单脉冲雪崩能量三种抗反向过电应力(EOS)能力的量化检测方法.针对三种检测方法的特点,明确了失效机理,并从工艺参数、器件结构等方面给出了解决办法.以2 A 100 V SBD芯片为例,通过器件仿真、流片验证,给出了通过p+保护环结深、p+结浓度、外延层厚度、保护环面积等工艺和结构参数改善ESD、反向浪涌电流冲击、单脉冲雪崩能量的方法.提出了一种p+-p-保护环的结构,可提高功率SBD的抗反向瞬态冲击特性.     

功率VDMOS器件ESD防护结构设计研究

随着半导体工艺的不断发展,器件的特征尺寸在不断缩小,栅氧化层也越来越薄,使得器件受到静电放电破坏的概率大大增加。为此,设计了一种用于保护功率器件栅氧化层的多晶硅背靠背齐纳二极管ESD防护结构。多晶硅背靠背齐纳二极管通过在栅氧化层上的多晶硅中不同区域进行不同掺杂实现。该结构与现有功率VDMOS制造工艺完全兼容,具有很强的鲁棒性。由于多晶硅与体硅分开,消除了衬底耦合噪声和寄生效应等,从而有效减小了漏电流。经流片测试验证,该ESD防护结构的HBM防护级别达8 kV以上。     

功率快恢复二极管反偏ESD机理分析

功率半导体器件静电放电(ESD)的可靠性在应用中至关重要,其抗ESD的机理需深入研究。采用一种符合GB/T 17626.2标准的简明分段线性电流源,对功率快恢复二极管(FRD)反偏ESD过程进行仿真计算。基于器件外端电压波形经历过冲、负阻和振荡以及平缓发展三个阶段,分析了器件内部相应的一系列复杂变化。结果表明:器件内部的"过耗尽"、雪崩注入、载流子及电场分布涨落等变化,最终导致电流在pn结拐角处形成局部集中。最后,分析了器件结构参数对抗ESD能力的影响。     

一种CMOS新型ESD保护电路设计

金属氧化物半导体(MOS)器件的缩放技术使集成电路芯片面临着严重的静电放电(ESD)威胁,而目前采用的ESD保护电路由于电流集边效应等原因,普遍存在着抗静电能力有限、占用较大芯片面积等问题。根据全芯片ESD防护机理,基于SMIC 0.18μm工艺设计并实现了一种新型ESD保护电路,其具有结构简单、占用芯片面积小、抗ESD能力强等特点。对电路的测试结果表明,相对于相同尺寸栅极接地结构ESD保护电路,新型ESD保护电路在降低35%芯片面积的同时,抗ESD击穿电压提升了32%,能够有效保护芯片内部电路免受ESD造成的损伤和降低ESD保护电路的成本。     

VDMOS过温保护功能的实现

提出一种内部集成过温保护功能的VDMOS器件。对传统过温保护原理进行了分析,在此基础上,提出了一种适用于功率器件过温保护的改进电路结构。仿真结果表明,该器件在温度超过174℃时实现自关断,在温度降回142℃时实现自重启。该温度迟滞功能可有效防止热振荡。     

双界面智能卡芯片模拟前端ESD设计

双界面智能卡芯片静电放电(ESD)可靠性的关键是模拟前端(AFE)模块的ESD可靠性设计,如果按照代工厂发布的ESD设计规则设计,AFE模块的版图面积将非常大.针对双界面智能卡芯片AFE电路结构特点和失效机理,设计了一系列ESD测试结构.通过对这些结构的流片和测试分析,研究了器件设计参数和电路设计结构对双界面智能卡芯片ESD性能的影响.定制了适用于双界面智能卡芯片AFE模块设计的ESD设计规则,实现对ESD器件和AFE内核电路敏感结构的面积优化,最终成功缩小了AFE版图面积,降低了芯片加工成本,并且芯片通过了8 000 V人体模型(HBM) ESD测试.     

集成电路抗ESD设计中的TLP测试技术

介绍了一种研究器件和电路结构在ESD期间新的特性测试方法——TLP法，该方法不仅可替代HBM测试，还能帮助电路设计师详细地分析器件和结构在ESD过程中的运行机制，有目的地进行器件ESD保护电路的设计，提高器件的抗ESD水平。     

用于ESD防护的PDSOI NMOS器件高温特性

研究了基于0.18μm部分耗尽型绝缘体上硅(PDSOI)工艺的静电放电(ESD)防护NMOS器件的高温特性。借助传输线脉冲(TLP)测试系统对该ESD防护器件在30~195℃内的ESD防护特性进行了测试。讨论了温度对ESD特征参数的影响,发现随着温度升高,该ESD防护器件的一次击穿电压和维持电压均降低约11%,失效电流也降低近9.1%,并通过对器件体电阻、源-体结开启电压、沟道电流、寄生双极结型晶体管(BJT)的增益以及电流热效应的分析,解释了ESD特征参数发生上述变化的原因。研究结果为应用于高温电路的ESD防护器件的设计与开发提供了有效参考。