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基于不同工艺平台的窄窗口SCR的ESD防护设计

发布时间:2021-11-07 13:04
  静电放电(ESD)是影响集成电路(IC)功能甚至毁坏芯片的主要因素之一。尤其是随着半导体制造工艺技术的不断进步,ESD产生的破坏已引起了广泛关注,ESD防护的必要性和重要性日益突出。与二极管和栅接地NMOS相比,可控硅(SCR)具有单位面积最优的电流泄放能力,并已逐渐成为ESD防护领域的重要防护器件之一。又由于ESD防护方案的不易移植性和制备工艺的多样性,尤其是工艺特征尺寸的不断减小,加剧缩小了ESD防护的设计窗口,导致SCR结构的ESD防护设计日益困难。在此背景下,本文基于0.25-μm Bipolar-CMOS-DMOS(BCD)、0.18-μm CMOS和21-nm CMOS三个工艺平台,设计并制备了多种具有窄小电压回滞幅度的改进型SCR器件;利用计算机辅助工艺设计(TCAD)仿真与传输线脉冲(TLP)测试,分析与探讨了不同工艺平台下ESD防护器件的内部工作机理,优化了器件的ESD性能。论文的主要内容如下。首先,介绍了被保护电路的ESD防护设计窗口定义及相关主要电学参数;概述了常用的ESD仿真与测试技术;简述了传统SCR器件的工作原理,探讨了可适用于高压与低压制备工艺中窄小ESD... 

【文章来源】:江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:63 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

基于不同工艺平台的窄窗口SCR的ESD防护设计


IC产品故障模式的统计结果

测试曲线,器件,基区宽度,维持电压


第二章 ESD 防护的基础理论 N+注入区之间的间距 D,即增加寄生三极管的基区宽度,有利于提电压。作中,基于 0.25-μm BCD 工艺制备了一组具有不同基区宽度 DLP 测试曲线如图 2-11 所示。当 D 分别为 1.4 μm、10.0 μm 和 11压分别为 13.9 V、17.9 V 和 19.2 V,维持电压分别为 2.8 V、4.5SCR 器件的触发电压和维持电压均随着参数 D 的增加不断上升,本保持不变。因此,通过改变该器件中的参数 D,可以达到平移目的。

器件,触发电压,江南大学,硕士学位论文


江南大学硕士学位论文(a) (b)图 2-12 LVTSCR 器件的(a)剖面结构和(b)等效电路示意图作中,基于 0.25-μm BCD 工艺制备了一组具有不同 L 尺寸的 LV曲线如图 2-13 所示。当 L 为 1.5 μm、2.0 μm 和 2.5 μm 时,器件均约为 4.7 V,而触发电压分别为 14.9 V、15.8 V 和 17.1 V。结果表电压与多晶硅栅长 L 成正比关系。因此,通过改变参数 L,可在能的前提下,调整器件的触发电压,改变器件的电压回滞幅度P-subN-wellN+P+P-wellN+N+P+nodeCathodeLRnT2AnodCathoMn

【参考文献】:
期刊论文
[1]Design of novel DDSCR with embedded PNP structure for ESD protection[J]. 毕秀文,梁海莲,顾晓峰,黄龙.  Journal of Semiconductors. 2015(12)
[2]Investigation on the layout strategy of gg NMOS ESD protection devices for uniform conduction behavior and optimal width scaling[J]. LU GuangYi,WANG Yuan,ZHANG LiZhong,CAO Jian,JIA Song,ZHANG Xing.  Science China(Information Sciences). 2015(04)
[3]多晶硅栅对LDMOS-SCR器件ESD防护性能的影响[J]. 黄龙,梁海莲,顾晓峰,董树荣,毕秀文,魏志芬.  浙江大学学报(工学版). 2015(02)

博士论文
[1]集成电路高压ESD防护器件的研究[D]. 梁海莲.江南大学 2014

硕士论文
[1]SCR结构参数对ESD防护性能的影响研究[D]. 黎晨.西安电子科技大学 2013



本文编号:3481904

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