深亚微米ESD保护器件GGNMOS性能分析与设计

本文采用MEDICI作为集成电路ESD保护常用器件—栅极接地NMOS管(GGNMOS)ESD性能分析的仿真工具,综合分析了各种对GGNMOS的ESD性能有影响的因素,如衬底掺杂、栅长、接触孔距离等,为深亚微米下ESD保护器件GGNMOS的设计提供了依据。通过分析发现衬底接触孔到栅极距离对GGNMOS器件ESD性能也有一定影响,此前,对这一因素的讨论较少。最后,根据分析结果,给出了一个符合ESD性能要求的器件设计。     

深亚微米工艺中场氧器件静电防护能力的研究

研究了FOD在输入、输出和电源箝位部分ESD的工作特点,在0.18μm5V EEPROM CMOS工艺下流片、测试并分析了针对输入、输出和电源箝位的三种主流的ESD保护FOD器件,通过传输线脉冲测试仪的测量,重点分析了特征尺寸对器件ESD特性的影响及其设计方法。结果表明:影响FOD的ESD性能的主要因素是沟道长度、漏极长度和漏极接触孔到有源区的距离;增加沟道长,可适当提高FOD的ESD开启电压,但是会降低ESD防护性能;增加FOD的漏极长度和漏极接触孔到有源区的距离,可以提高FOD的ESD防护性能。提出了一种新型的浮体多晶硅岛屿型FOD结构,该结构不但结构简单,而且具有良好的ESD防护性能。     

高压GGNMOS器件结构及工艺对ESD防护特性的影响

基于高压CMOS工艺,对高压栅极接地N型金属氧化物半导体（Highvoltagegrounded-gate N-metal-oxide-semiconductor, HV-GGNMOS）的静电放电（Electrostatic discharge, ESD）防护性能进行研究。由于强折回特性以及失效电流低,HV-GGNMOS在实际应用中受到限制。本文通过计算机辅助设计技术仿真及传输线脉冲实验研究了工艺参数及版图结构对器件ESD防护性能的影响。结果表明,增加漂移区掺杂浓度可以有效提高器件失效电流;加强体接触和增加漂移区长度可以提高器件的维持电压,但失效电流会有所下降,占用版图面积也会更大。     

0.13微米硅化物 CMOS工艺下版图参数对栅极接地 NMOS晶体管骤回特性的影响

本文中,在 0.13微米硅化物 CMOS工艺下, 设计了不同版图尺寸和不同版图布局的栅极接地 NMOS器件。TLP测量技术用来获得器件的骤回特性。 文章分析了器件版图参数和器件骤回特性之间的关系。TCAD器件仿真软件被用来解释证明这些结论.通过这些结论,电路设计者可以预估栅极接地NMOS器件在ESD大电流情况下的特性,由此在有限的版图面积下设计符合 ESD保护要求的栅极接地 NMOS器件。本文同时给出了优化后的 0.13微米硅化物工艺下 ESD版图规则。     

系统级测试下静电防护器件的失效机理分析

为满足系统级电磁兼容测试标准IEC61000-4-2,许多航空电子设备中都有静电放电(ESD)防护器件,其功能的失效直接影响到被保护电路和整机的安全性.在分析该类器件的失效机理时考虑到典型性,选择双极性ESD防护器件0603ESDA-TR作为受试对象,研究了系统级ESD注入对器件性能的影响,并对器件内部温度分布进行了仿真分析.研究表明ESD脉冲注入时雪崩电流在整个pn结面分布不均匀,仅集中在边缘几个点上,局部过热点的温度甚至达到硅熔融温度,将破坏原有的晶格结构,导致器件二次击穿而发生硬损伤.当ESD电压达到25 kV后,器件的性能参数开始退化,但反向漏电流几乎不变;连续100次脉冲后器件完全失效.分析后得出的结论是:ESD防护器件遭受系统级静电放电冲击时具有累积效应,其失效是由性能退化引起的,并且传统的漏电流检测无法探测到ESD引起的损伤.     

基于SCR的双向ESD保护器件研究

可控硅整流器件(SCR)结构用于集成电路的静电放电(ESD)保护具有提高保护效率,减小芯片面积和降低寄生参数的优点.对基于SCR的双向ESD保护器件进行了研究;建立了一种ESD保护器件仿真设计平台,对该器件的结构、关键参数和性能进行了系统的仿真和优化.得到的改进器件不仅对ESD人体模型(HBM)的保护性能好,引入电路的寄生效应小,而且ESD保护的各关键性能参数也可以方便地进行调整.     

0．13μm GGNMOS管的ESD特性研究

当ESD事件发生时,栅极接地NMOS晶体管是很容易被静电所击穿的。NMOS器件的ESD保护机理主要是利用该晶体管的骤回特性。文章对NMOS管的骤回特性进行了详细研究,利用特殊设计的GGNMOS管实现ESD保护器件。文章基于0．13μm硅化物CMOS工艺,设计并制作了各种具有不同版图参数和不同版图布局的栅极接地NMOS晶体管,通过TLP测试获得了实验结果,并对结果进行了。分析比较,详细讨论了栅极接地NMOS晶体管器件的版图参数和版图布局对其骤回特性的影响。通过这些试验结果,设计者可以预先估计GGNMOS在大ESD电流情况下的行为特性。     

深亚微米GGNMOS器件ESD鲁棒性的优化与模拟

基于单指条栅接地N型场效应晶体管(GGNMOS)在静电放电(ESD)时的物理级建模方法,仿真分析了版图参数和工艺参数对器件ESD鲁棒性的影响。提出了一种可提高器件ESD保护性能的优化设计,即硅化扩散工艺下带有N阱的多指条GGNMOS结构。对单指条器件模型进行修正,得到的多指条模型能预估不同工艺条件下所需的N阱长度,以满足开启电压V_t1小于热击穿电压V_t2的设计规则。由仿真结果可知,对于一个0.35 μm工艺下的10指条GGNMOS,通过减小栅极长度(L)、提高衬底掺杂浓度(NBC)和漏极掺杂浓度(NE),以及从修正模型中得到合适的N阱长度,均可以增强器件的ESD鲁棒性。     

高压LDMOS器件ESD初始失效问题及其优化方向研究

研究了LDMOS在ESD放电过程中的机理及二次触发的现象,通过对LDMOS器件关键尺寸的优化设计与结构的改进,结合器件计算机辅助设计技术(TCAD)仿真、传输线脉冲(TLP)测试以及失效分析(FA)等手段,改善了其初始失效问题。同时大幅提升了LDMOS的ESD泄放能力,并进一步总结了LDMOS器件的ESD性能的优化方向。     

用于双极电路ESD保护的SCR结构设计失效分析

针对目前双极电路的ESD保护需求,引入SCR结构对芯片进行双极电路ESD保护。通过一次流片测试,发现加入SCR结构的电路芯片失效,SCR结构的I-V特性曲线未达到要求。从设计问题和工艺偏差两方面入手,分析了失效原因,通过模拟仿真,验证了失效是因为在版图设计时为节省版图面积,将结构P阱中NEMIT扩散区域边上用来箝位的电极开孔去掉造成的,并非工艺偏差导致的。通过二次流片测试,验证了失效原因分析的正确性,SCR器件结构抗ESD电压大于6kV,很好地满足了设计要求。