深亚微米ESD保护器件GGNMOS性能分析与设计

本文采用MEDICI作为集成电路ESD保护常用器件—栅极接地NMOS管(GGNMOS)ESD性能分析的仿真工具,综合分析了各种对GGNMOS的ESD性能有影响的因素,如衬底掺杂、栅长、接触孔距离等,为深亚微米下ESD保护器件GGNMOS的设计提供了依据。通过分析发现衬底接触孔到栅极距离对GGNMOS器件ESD性能也有一定影响,此前,对这一因素的讨论较少。最后,根据分析结果,给出了一个符合ESD性能要求的器件设计。     

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。     

浅沟槽隔离对MOSFET电学特性的影响

随着工艺制程的不断进展,浅沟槽隔离技术(STI)成为深亚微米后的主流隔离技术。文章通过测试分析不同栅到有源区距离(SA)晶体管(MOSFET)器件的栅和衬底电流,分析了180 nm N沟道晶体管中STI对于栅和衬底电流的影响。结果表明栅电流随着SA的缩小呈现先缩小后增大的趋势,衬底电流在常温以及高温下都随着SA的减小而减小。文章用应力机制导致的迁移率以及载流子浓度的变化对栅和衬底电流的变化趋势进行了分析,通过改进伯克利短沟道绝缘栅场效应晶体管模型(BSIM)模拟了STI对衬底电流的影响,为设计人员进行低功耗设计提供了衬底电流模型。     

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.     

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。     

国外GaN功率器件衬底材料和外延技术研发现状

GaN基功率器件的衬底和外延技术的发展对于器件性能的提升和成本的降低起着非常重要的作用.介绍了国外SiC基、Si基以及新型金刚石基GaN功率器件衬底材料和GaN外延技术的研发现状.重点讨论了大尺寸衬底技术(6英寸SiC衬底、8英寸Si衬底)、GaN HEMT与Si CMOS器件异质集成技术以及金刚石基GaN HEMT材料集成技术的研发进展.分析了GaN功率器件材料技术的发展趋势,认为更大尺寸更高质量衬底和外延材料制作、外延技术的改进、金刚石等新型衬底材料研发以及GaN基材料与Si材料的异质集成技术等将是未来研究的重点.     

InP材料体系RTD的研制

报道了InP衬底AlAs /In0.53Ga0.47As/AlAs结构共振隧穿二极管(RTD)的研制过程.衬底片选用(001)半绝缘InP单晶片,结构材料使用分子束外延(MBE)技术制备,并用PL谱对外延片进行测试,器件采用台面结构.测得RTD器件室温下的峰谷电流比(PVCR)为7.4,峰值电流密度(Jp)为1.06×105A/cm-2,是国内首例成功的InP材料体系RTD.     

静电注入对55 nm MV/HV GGNMOS ESD性能的影响

静电防护问题是提升集成电路可靠性面临的主要挑战之一。基于55 nm HV CMOS工艺,研究了静电注入对中压(MV)和高压(HV)GGNMOS(Gate-Grounded NMOS)器件静电防护性能的影响。研究结果表明,对MV GGNMOS器件来说,静电注入能够在有效降低开启电压(V_t)、保持电压(V_h)的同时,减小对二次击穿电流(I_t2)的影响,且注入面积的改变对器件性能的影响极为有限;对HV GGNMOS器件来说,提高静电注入浓度能够有效提高静电防护能力。     

低温NMOS器件衬底电流的测试与分析

本文测量了低温(77K)下NMOSFET的衬底电流随偏置电压V_(GS)、V_(DS)和V_(BS)的变化曲线以及衬底电流与应力作用时间的关系。并与常温(300K)下进行了比较。测量结果表明:低温(77K)下NMOSFET的衬底电流比常温(300K)下增大了一个数量级。最后,分析了电场对衬底电流的影响,讨论了低温下衬底电流增大的物理机理。     

GaN HEMT器件的电流崩塌效应分析

研究了氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)的温度特性,分析了自热效应造成GaN HEMT的电流崩塌现象。提出了一种图形化衬底技术来降低器件温度。在缓冲层与衬底界面设置与缓冲层同材料的梯形微阱,在势垒层与钝化层界面设置无掺杂和低Al组分的AlGaN矩形微阱。结果表明,与无微阱结构器件相比,新型有微阱结构器件的温度峰值降低了18.148 K,电流崩塌效应改善比值达20.64%。