深亚微米工艺ESD电路设计参数研究

通过器件级仿真来评估ESD保护器件的鲁棒性的方法,对ESD电路的关键设计参数进行了研究.通过器件仿真软件MEDICI对栅极到源极接触孔的距离,栅极到漏极接触孔的距离以及栅极的宽度和长度对ESD性能的影响进行了研究,并分析了它们的失效机理.从而得出经验公式,可以在流片前估算出器件的ESD失效电压.通过在设计阶段预测器件的ESD性能可以缩短设计周期,节约成本.     

Gate Grounded NMOS器件的ESD性能分析

文章基于0.18μm CMOS工艺制程的1.8V NMOS器件,从工艺的角度并用TLP测试系统对栅极接地的NMOS(GGNMOS)ESD器件进行比较分析.介绍了SAB和ESD注入对GGNMOS的性能影响,影响GGNMOS ESD性能的瓶颈是均匀开启性.在GGNMOS版图等其他特征参数最优的前提下,采用SAB能改善其均匀...     

深亚微米GGNMOS器件ESD鲁棒性的优化与模拟

基于单指条栅接地N型场效应晶体管(GGNMOS)在静电放电(ESD)时的物理级建模方法,仿真分析了版图参数和工艺参数对器件ESD鲁棒性的影响。提出了一种可提高器件ESD保护性能的优化设计,即硅化扩散工艺下带有N阱的多指条GGNMOS结构。对单指条器件模型进行修正,得到的多指条模型能预估不同工艺条件下所需的N阱长度,以满足开启电压V_t1小于热击穿电压V_t2的设计规则。由仿真结果可知,对于一个0.35 μm工艺下的10指条GGNMOS,通过减小栅极长度(L)、提高衬底掺杂浓度(NBC)和漏极掺杂浓度(NE),以及从修正模型中得到合适的N阱长度,均可以增强器件的ESD鲁棒性。     

0．13μm GGNMOS管的ESD特性研究

当ESD事件发生时,栅极接地NMOS晶体管是很容易被静电所击穿的。NMOS器件的ESD保护机理主要是利用该晶体管的骤回特性。文章对NMOS管的骤回特性进行了详细研究,利用特殊设计的GGNMOS管实现ESD保护器件。文章基于0．13μm硅化物CMOS工艺,设计并制作了各种具有不同版图参数和不同版图布局的栅极接地NMOS晶体管,通过TLP测试获得了实验结果,并对结果进行了。分析比较,详细讨论了栅极接地NMOS晶体管器件的版图参数和版图布局对其骤回特性的影响。通过这些试验结果,设计者可以预先估计GGNMOS在大ESD电流情况下的行为特性。     

GGNMOS叉指宽度与金属布线对ESD防护性能的影响

栅接地NMOS(GGNMOS)器件具有与CMOS工艺兼容的制造优势,广泛用于静电放电(ESD)保护。鉴于目前GGNMOS的叉指宽度、叉指数及金属布线方式等外部因素对ESD鲁棒性的影响研究较少,设计了不同的实验对此开展对比分析。首先,基于0.5μm Bipolar-CMOS-DMOS(BCD)工艺设计并制备了一系列GGNMOS待测器件;其次,通过传输线脉冲测试,分析了叉指宽度与叉指数对GGNMOS器件ESD失效电流(It2)的影响,结果表明,在固定总宽度下适当减小叉指宽度有利于提高It2;最后,比较了平行式与交错式两种金属布线方案对It2的影响,结果表明,平行式金属布线下GGNMOS器件的ESD鲁棒性更好。     

深亚微米工艺中场氧器件静电防护能力的研究

研究了FOD在输入、输出和电源箝位部分ESD的工作特点,在0.18μm5V EEPROM CMOS工艺下流片、测试并分析了针对输入、输出和电源箝位的三种主流的ESD保护FOD器件,通过传输线脉冲测试仪的测量,重点分析了特征尺寸对器件ESD特性的影响及其设计方法。结果表明:影响FOD的ESD性能的主要因素是沟道长度、漏极长度和漏极接触孔到有源区的距离;增加沟道长,可适当提高FOD的ESD开启电压,但是会降低ESD防护性能;增加FOD的漏极长度和漏极接触孔到有源区的距离,可以提高FOD的ESD防护性能。提出了一种新型的浮体多晶硅岛屿型FOD结构,该结构不但结构简单,而且具有良好的ESD防护性能。     

多指条形GG-NMOS结构ESD保护电路

对采用多指条形GGNMOS结构的ESD保护电路的工作原理进行分析,并对其进行ESD测试实验.理论分析了影响ESD性能的一些因素,提出一种栅耦合技术保护电路方案,并达到了设计要求.实验结果显示,其性能已达到人体放电模式(HBM)的2级标准(2 000～4 000 V).     

基于GGNMOS的ESD建模与仿真技术研究

随着微电子加工工艺技术的发展,集成电路对静电越来越敏感。设计合理有效的静电放电(ESD)保护器件显得日趋重要。传统的"手动计算+流片验证"的设计方法费时耗力。该文基于栅极接地的NMOS(GGNMOS)器件,以Sentaurus为仿真平台,建立器件模型,根据ESD防护能力的需求,计算出GGNMOS的设计参数,设计出防护指标达到人体模型(HBM)4.5kV的管子。结果表明,该方法简单有效,能缩短设计周期,是防护器件设计的一种优秀方法。     

功率VDMOS器件的ESD瞬态模型

基于对功率VDMOS器件ESD保护及初始条件的分析,建立了VDMOS器件的ESD保护等效电路,分析了ESD响应过程,得到功率VDMOS器件的ESD瞬态模型.分析结果表明,该模型准确地描述了功率VDMOS器件的ESD瞬态放电过程,解决了以往模型中初始条件分析不足等同题.借助该模型,获得ESD器件的等效电阻和击穿电压、VDMOS的栅极输入电阻、栅源电容、栅氧厚度等与功率VDMOS器件抗ESD能力的关系,为功率VDMOS器件的抗ESD保护设计提供重要指导.     

功率VDMOS器件的ESD瞬态模型

基于对功率VDMOS器件ESD保护及初始条件的分析,建立了VDMOS器件的ESD保护等效电路,分析了ESD响应过程,得到功率VDMOS器件的ESD瞬态模型. 分析结果表明,该模型准确地描述了功率VDMOS器件的ESD瞬态放电过程,解决了以往模型中初始条件分析不足等问题. 借助该模型,获得ESD器件的等效电阻和击穿电压、VDMOS的栅极输入电阻、栅源电容、栅氧厚度等与功率VDMOS器件抗ESD能力的关系,为功率VDMOS器件的抗ESD保护设计提供重要指导.     

基于MEDICI仿真的ESD保护器件设计方法

文章讨论了用MEDICI作基于仿真的ESD保护电路设计方法．并以GGNMOS为例．给出了MEDICI仿真结果与实验数据的对照。结果表明此方法是一种有效仿真ESD保护电路在高温高电压大电流下特性的方法．可使ESD保护器件的设计周期缩短，成功率因此大大增加。     

0.13微米硅化物 CMOS工艺下版图参数对栅极接地 NMOS晶体管骤回特性的影响

本文中,在 0.13微米硅化物 CMOS工艺下, 设计了不同版图尺寸和不同版图布局的栅极接地 NMOS器件。TLP测量技术用来获得器件的骤回特性。 文章分析了器件版图参数和器件骤回特性之间的关系。TCAD器件仿真软件被用来解释证明这些结论.通过这些结论,电路设计者可以预估栅极接地NMOS器件在ESD大电流情况下的特性,由此在有限的版图面积下设计符合 ESD保护要求的栅极接地 NMOS器件。本文同时给出了优化后的 0.13微米硅化物工艺下 ESD版图规则。     

基于0.18μm工艺的I/O端口ESD防护设计

当两个拥有不同电势的物体接触时,电势差会导致电荷流动,从而产生放电,这种现象称为静电放电(Electrostatic Discharge,ESD)。ESD所产生的瞬间高电压和大电流,会烧毁击穿半导体中的器件,最终导致整个半导体芯片永久性失效。随着硅基CMOS工艺技术的不断进步,由ESD引起的失效问题也随着特征尺寸的变小而日益严重。首先分析了几种常见的静电放电模式以及测试模型,随后基于SMIC公司0.18μm BCD工艺,在传统GGNMOS抗辐照ESD结构基础上进行优化,设计一款GGNMOS+RC Power Clamp抗ESD结构。经流片测试后,证明该款电路抗ESD能力强,且性能稳定。     

栅长L对GGNMOS抗静电能力的影响

本文讨论了ESD保护器件GGNMOS(Gate Grounded NMOS)的栅长对其抗静电能力的影响,并用MEDICI进行仿真验证.基于仿真结果首次讨论了GGNMOS的栅长对其一次击穿电压、二次击穿电压和电流、导通电阻、耗散功率等的作用.     

65nm CMOS工艺下新型静电防护衬底改造GGNMOS

为实现纳米集成电路上(On-Chip)的静电(ESD)防护,有效保护脆弱的栅氧,基于65 nm CMOS工艺,提出使用增大衬底电阻技术以及电源轨控制辅助PMOS提供额外触发电流技术的新型衬底改造GGNMOS.测试结果表明,与传统GGNMOS结构相比,新型结构具有低触发电压(3V)以及更高的失效电流(增加23.5％)等优点.     

衬底寄生电阻对高压器件ESD性能的影响

随着高压集成电路的广泛应用,高压器件的ESD性能越来越受广大设计者的重视。从理论上分析了衬底寄生电阻对高压LDMOS器件ESD特性的影响,采用几种结构,对上述参数进行优化,并在0.35μm BCD工艺下进行流片试验。测试结果表明,优化衬底电阻可以有效地提高器件的ESD泄放能力,最优结构的二次击穿电流由原始器件的0.75A增大到3.3A。     

ESD应力下深亚微米GGNMOS二次击穿物理级建模仿真

基于静电放电(ESD)应力下深亚微米栅接地N型场效应晶体管(GGNMOS)二次击穿的物理特性,将建立的热击穿温度模型、热源模型与温度相关参数模型相结合,提出了一种新的电热模型,并进行了优化。基于这些模型,可仿真出器件的二次击穿电流值It2(GGNMOS的失效阈值),进而模拟出GGNMOS全工作区域的VD-ID曲线。对两种不同的GGNMOS样品进行模拟仿真,将得到的结果与TLP(传输线脉冲)实验测试的结果相比较,证实了模型的可行性。利用该物理级模型,可快速评估GGNMOS的工艺、版图参数以及脉冲应力宽度对ESD鲁棒性的影响。     

基于SOI工艺集成电路ESD保护网络分析与设计

由于SOI(Silicon-On-Insulator)工艺采用氧化物进行全介质隔离,而氧化物是热的不良导体,因此SOI ESD器件的散热问题使得SOI电路的ESD保护与设计遇到了新的挑战。阐述了一款基于部分耗尽SOI(PD SOI)工艺的数字信号处理电路(DSP)的ESD设计理念和方法,并且通过ESD测试、TLP分析等方法对其ESD保护网络进行分析,找出ESD网络设计的薄弱环节。通过对ESD器件与保护网络的设计优化,并经流片及实验验证,较大幅度地提高了电路的ESD保护性能。     

高压GGNMOS器件结构及工艺对ESD防护特性的影响

基于高压CMOS工艺,对高压栅极接地N型金属氧化物半导体（Highvoltagegrounded-gate N-metal-oxide-semiconductor, HV-GGNMOS）的静电放电（Electrostatic discharge, ESD）防护性能进行研究。由于强折回特性以及失效电流低,HV-GGNMOS在实际应用中受到限制。本文通过计算机辅助设计技术仿真及传输线脉冲实验研究了工艺参数及版图结构对器件ESD防护性能的影响。结果表明,增加漂移区掺杂浓度可以有效提高器件失效电流;加强体接触和增加漂移区长度可以提高器件的维持电压,但失效电流会有所下降,占用版图面积也会更大。     

基于SCR的双向ESD保护器件研究

可控硅整流器件(SCR)结构用于集成电路的静电放电(ESD)保护具有提高保护效率,减小芯片面积和降低寄生参数的优点.对基于SCR的双向ESD保护器件进行了研究;建立了一种ESD保护器件仿真设计平台,对该器件的结构、关键参数和性能进行了系统的仿真和优化.得到的改进器件不仅对ESD人体模型(HBM)的保护性能好,引入电路的寄生效应小,而且ESD保护的各关键性能参数也可以方便地进行调整.