先进工艺下用于ESD保护的SCR器件鲁棒性的研究

发布时间：2021-04-16 18:44

　　静电放电（Electrostatic Discharge,ESD）存在于日常生活和工业生产中,会导致集成电路功能损坏、金属熔断以及栅氧层击穿,对集成电路工业生产造成了严重损害。ESD产生的方式种类繁多,例如摩擦、接触以及电磁感应等,而ESD的特点则包含了高电压、低电量和瞬时性。ESD在半导体产业的生产、封装、运输和使用的过程中,极易发生ESD事件,这是导致芯片损坏功能失效的重要原因。首先,本文对ESD的研究背景、发展态势、物理模型、测试模型做了简要介绍,并介绍了ESD防护中常用的四种基本器件,简述了它们的ESD防护原理和鲁棒性。此外,通过SCR类保护器件的介绍可知,SCR器件具有最高的单位面积鲁棒性。因此,本文将以SCR器件作为研究对象,进行其鲁棒性提高的研究工作。研究工作分为电热仿真模拟和流片测试分析两个部分进行。电热仿真模拟是通过器件电性能和热性能混合仿真来分析影响SCR器件的鲁棒性的具体原因和关键参数。文章中,对常用的LVTSCR（低电压触发SCR）进行电热仿真验证,通过对其关键工作点的电场分布、电流分布和温度分布的仿真图的提取和分析,找出了LVTSCR的热失效的具体位置和影响因... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

产品失效因素的统计情况（a）美国国家半导体公司（b）德州仪器公司

ESD设计窗口

电子科技大学硕士学位论文6Pulse,TLP）便是渐进式测试的一种，而IEC测试则属于通用性测试。此外，由于芯片引脚众多，所以在本小结最后介绍了静电放电的测试组合，以便减少测试时间。1.4.1人体模型人体模型（Human-Body-Model，HBM）是ESD事件中最为常见的一种ESD测试模型。在人体带有电荷的情况下，一旦触碰到芯片的管脚，人体上的电荷就会转移到芯片上，当芯片管脚接地时，芯片中积累的电荷就会对地进行放电[4]。目前，对于HBM测试标准，采用的是ESDA在标准中给出的如图1-4所示的等效电路模型[5]。人体具有一定的电容、电阻和电感，人体电容用来描述，等效为100pF；人体电阻用表示，等效为1500欧姆；人体电感则用来表示，为8μH。当开关S1与左边电阻R0相接时表示人体积累电荷的充电过程。开关S1与右侧相接时则表示人体与芯片接触，对芯片放电的过程。图1-4人体放电模型等效电路图HBM模型中，ESD脉冲的上升沿大约为2~10ns，衰减时间范围在130~170ns之间。对于ESD防护常用的2KVHBMESD标准而言，其电流峰值在1.20~1.48A之间。除此之外，人体模型中的等效电容、等效电阻以及等效电感这些参数外还包括封装后芯片引脚和键合线上的等效物理参数。图1-5人体放电模型测试波形示意图R0CESDRESDHVsupplyS1DUTABLESD

【参考文献】：
期刊论文
[1]用于高压ESD防护的高维持电流SCR器件[J]. 肖家木,乔明,齐钊,梁龙飞,曹厚华.  电子与封装. 2019(05)

博士论文
[1]先进工艺下集成电路的静电放电防护设计及其可靠性研究[D]. 马飞.浙江大学 2014

硕士论文
[1]集成电路的典型ESD防护设计研究[D]. 俞志辉.浙江大学 2016



本文编号：3141969