低寄生电容ESD保护器件的研究

发布时间：2021-10-30 05:17

　　随着半导体工艺技术的进步,集成电路的飞速发展,静电放电（Electrostatic Discharge,ESD）对集成电路产品可靠性影响日益严重,ESD保护面临重重困难和挑战。尤其是在高频工作状态下电路的ESD保护,高鲁棒性ESD保护器件所带来的寄生电容会对电路产生很大的影响。本文针对ESD保护器件的寄生电容展开了研究,并进行了优化。本文首先研究了常用ESD保护器件二极管、MOSFET和SCR（Silicon Controlled Rectifier）的工作原理和寄生电容特性。二极管正向ESD保护能力强,寄生电容小;MOSFET由于栅结构的存在带来了大量的寄生电容,不适合用于高频下的ESD保护;SCR能在较小的芯片面积下达到很强的ESD保护能力,寄生电容较小,但也存在触发电压高维持电压低的缺点。针对正向二极管ESD电流泄放能力强寄生电容小的特点,研究了N+/Psub二极管尺寸对其寄生电容的影响,并提出了通过优化二极管版图结构,增加p-n结周长面积比的方法降低其寄生电容,从而设计了华夫饼形和八边形二极管版图以及对应的去除N+注入区中间部分的带孔二极管版图。带孔版图的低寄生电容特性要明显优... 

【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】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究意义
    1.2 国内外研究现状和发展态势
    1.3 论文的主要内容
    1.4 论文的结构安排
第二章 ESD基本理论
    2.1 静电放电
    2.2 静电放电模型和测试标准
        2.2.1 人体模型HBM
        2.2.2 机器模型MM
        2.2.3 器件充电模型CDM
    2.3 ESD测试方法
        2.3.1 HBM和MM模型测试
        2.3.2 CDM模型测试
        2.3.3 传输线脉冲(TLP) 测试
        2.3.4 电子枪测试
    2.4 常见的ESD失效机制
    2.5 ESD设计窗
    2.6 ESD保护器件寄生电容的测量方法
    2.7 本章小结
第三章 ESD保护器件的分析和选取
    3.1 二极管
        3.1.1 二极管电学特性
        3.1.2 二极管的寄生电容
        3.1.3 串联二极管
    3.2 MOSFET
        3.2.1 MOS管的结构和电学特性
        3.2.2 MOS管的寄生电容
    3.3 晶闸管SCR
        3.3.1 SCR的结构和电学特性
        3.3.2 SCR的寄生电容
    3.4 本章小结
第四章 二极管寄生电容的优化
    4.1 二极管保护网络
    4.2 二极管尺寸的影响
    4.3 优化二极管版图
        4.3.1 华夫饼形和八边形二极管
        4.3.2 带孔华夫饼形和带孔八边形二极管
        4.3.3 二极管优化版图的性能分析
    4.4 本章小结
第五章 低寄生电容SCR
    5.1 普通SCR
        5.1.1 SCR的版图优化
        5.1.2 SCR的测试结果
    5.2 改进型SCR（MSCR）
        5.2.1 MSCR的版图优化
        5.2.2 MSCR的测试结果
    5.3 低触发电压SCR（LVTSCR）
    5.4 双向SCR（DDSCR）
        5.4.1 DDSCR和PMDDSCR的版图设计
        5.4.2 DDSCR和PMDDSCR的测试结果
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3466125