基于SCR结构的双向ESD防护器件研究

发布时间：2025-03-30 01:32

　　静电放电(Electro-Static Discharge,简称ESD)是一种生活中常见的自然现象。在集成电路领域,静电放电会引起集成电路各种失效问题,使其可靠性大大降低。随着器件尺寸不断缩小,线宽不断降低,遭受静定损伤的风险随之增大,在集成电路设计领域,静电放电的防护设计变的越来越重要。可控硅整流器(Silicon Controlled Rectifier,简称SCR)由于其单位面积较高的ESD电流能力,在静电防护领域备受欢迎,并随着静电防护设计向着全芯片和系统级设计方向的发展以及面积效率的考虑,SCR出现双向导电的设计,即双向SCR(Dual Directional SCR,DDSCR)。传统单向SCR具有触发电压过高,维持电压较低的缺点,容易遭成闩锁使器件不能关断,基于此结构的传统双向SCR也同样具有相同的缺陷。为了改善双向SCR的ESD设计窗口,基于0.25μm BCD工艺,本文对单向SCR、LVTDDSCR(Low Voltage Triggered DDSCR)以及STDDSCR(Segment Technology DDSCR)三种器件进行了研究。在这个工艺中,12V的N管...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景及其研究意义
    1.2 国内外发展动态及其现状
        1.2.1 低BV结触发或穿通触发型DDSCR
        1.2.2 MOS嵌入型栅极耦合触发DDSCR
        1.2.3 具有分区结构的DDSCR
    1.3 本论文主要内容与结构安排
第二章 ESD防护的基本理论、测试模型和仿真方法
    2.1 静电与静电放电
    2.2 ESD工业测试模型
        2.2.1 人体放电模型
        2.2.2 机器放电模型
        2.2.3 器件充电模型
        2.2.4 静电枪测试模型
    2.3 传输线脉冲测试原理与分析
        2.3.1 充电过程
        2.3.2 放电过程
    2.4 ESD失效类型
    2.5 ESD设计窗口的概念
    2.6 ESD放电模式和保护网络
    2.7 Sentaurus模拟TLP测试的原理
    2.8 本章小结
第三章 SCR结构的建模分析与仿真研究
    3.1 单向SCR的工作原理与建模分析
        3.1.1 开启特性
        3.1.2 钳位特性
        3.1.3 击穿特性
    3.2 LVTSCR的仿真研究
    3.3 NMOS嵌入型LVTSCR的仿真研究
    3.4 本章小结
第四章 LVTDDSCR的研究
    4.1 LVTDDSCR的工作原理
    4.2 0.25μm BCD工艺下LVTDDSCR的工艺流程
    4.3 LVTDDSCR版图结构参数的研究
        4.3.1 d变化的影响
        4.3.2 e变化的影响
    4.4 LVTDDSCR结构微调
        4.4.1 电极引出下P+和N+交换位置
        4.4.2 FP+使用FN+代替
        4.4.3 FP+下方加入P型体注入层
    4.5 本章小结
第五章 STDDSCR的研究
    5.1 STDDSCR N+和P+岛的优化设计
        5.1.1 Wn和Wp同时变化
        5.1.2 N+和P+岛非对称排布
        5.1.3 Wn和Wp不同比例变化
    5.2 STDDSCR中间N-well区的优化
    5.3 STDDSCR N+和P+岛错位的结构
        5.3.1 TLP仿真与测试结果分析
        5.3.2 非对称排布STDDSCR N+和P+岛错位
        5.3.3 电流能力的优化
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 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：4037975