基于0.6μm CMOS工艺的ESD保护器件研究
[Abstract]:Electrostatic discharge (ESD) is a common phenomenon in daily life, which is closely related to the reliability of semiconductors. In the integrated circuit industry, ESD failure accounts for a large proportion of the total failure mode, resulting in a large number of economic losses. With the continuous reduction of process line width, the continuous innovation of semiconductor manufacturing technology will become more serious. Therefore, it is necessary to study ESD protection for improving semiconductor reliability. In this paper, the basic theory of ESD protection is introduced, and three kinds of ESD discharge physical models of human body model, (HBM), machine model, (MM), module charging model, (CDM), and the test methods of TLP and electron gun are described. Secondly, the common protective devices in CMOS process are introduced, including the analysis of diode characteristic curve and the derivation of the formula of reverse avalanche breakdown voltage. The application of resistance in ESD protection is illustrated by the method and principle of reducing trigger voltage and maintaining voltage in two different conduction modes. Then, based on 0.6 渭 m CMOS process, the ESD performances of ESD protection devices are analyzed and analyzed. Aiming at the SCR protection devices, the trigger voltage is reduced and the maintenance voltage is increased by optimizing the structure and adjusting the dimension, and a new type of GCSCR structure with low trigger voltage is designed. When the ESD pulse comes, a new type of GCSCR structure with low trigger voltage is designed. Through the embedded RC network to trigger the opening of NMOSs, the NMOS substrate current flows through the substrate resistor to open the NPN structure, and then open the NPN structure. The working principle of the structure is verified by observing its potential distribution and current path through simulation, and the ESD performance is also shown after the realization of the wafer. Finally, the device TVS and its array used for ESD protection of board level circuits are introduced. Its application and characteristics are introduced. According to the requirements, three kinds of ESD protection devices for 1.8V low-voltage circuits are designed. Both of them are based on the external auxiliary circuit injection current and thus the forward bias parasitic BJT emission junction is opened. The experimental results show that, When the number and width of stacked diodes or NMOS of the auxiliary trigger circuit are changed, the SCR structure with different trigger voltages can be designed, which has great flexibility in design.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN40
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本文编号:2164974
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