LDMOS-SCR ESD器件漂移区长度对器件性能的影响

采用软件仿真一系列的横向扩散金属氧化物半导体(Laterally diffused metal oxide semiconductor,LDMOS)可控硅(Silicon controlled rectifier,SCR)静电放电(Electrostatic discharge,ESD)保护器件,获取工作状态的I-V曲线。结果表明,随着漂移区间距缩小,单位面积的失效电流增大,器件的ESD保护水平提高,但器件的维持电压减小,器件的鲁棒性降低。仿真提取关键点的少数载流子浓度、电流密度、电压强度等电学特性,根据采样结果和理论分析,内部载流子输运能力增强,但导通电阻无明显变化是该现象的内在原因。采用0.5μm 5V/18V CDMOS(Complementary and double-diffusion MOS,互补型MOS和双扩散型MOS集成)工艺流片并测试器件,测试结果证实了仿真结论。为了提高器件的失效电流且不降低维持电压,利用忆阻器无源变阻的特性,提出了一种新型的LDMOS-SCR ESD保护器件(M-ESD器件),理论分析表明,该器件内部忆阻器与寄生晶体管组成的系统能够有效地协同工作,在不增大芯片面积和不降低维持电压的情况下,使器件的失效电流增加,提高器件保护水平。     

一种高维持电压的新型闩锁免疫双向可控硅

传统DDSCR器件过低的维持电压容易造成闩锁效应。提出了一种新型DDSCR,在传统器件阳极与阴极之间加入了浮空高掺杂的N+与P+有源区,通过P+有源区复合阱内的电子,N+有源区将电流通过器件深处电阻较低SCR路径泄放的方式来解决传统器件维持电压过低的问题,提高器件抗闩锁能力。基于TCAD的仿真结果表明,与传统DDSCR相比,新型器件的维持电压从2.9 V提高到10.5 V,通过拉长关键尺寸D₇,可将器件维持电压进一步提高到13.7 V。该器件适用于I/O端口存在正负两种电压的芯片防护。     

高压SOI工艺SCR ESD保护器件研究

针对ESD保护器件SCR的维持电压和触发电压难以调整的问题,设计了一种SCR版图形式,这种新型的SCR版图形式可以将维持电压和触发电压进行最优化的调整,同时不改变原有的高压工艺的特点。从而解决了在高压ESD保护领域,使用SCR做ESD保护器件容易引入闩锁效应的问题,是目前高压ESD保护领域较好的解决方案。     

用于高压ESD保护的双向LDMOS_SCR结构

基于横向双扩散金属氧化物半导体(LDMOS)的可控硅结构(LDMOS_SCR)因其较强的单位面积电流处理能力和出色的高压特性,通常用于高压下的静电防护。通过将原本浮空的漏极N+分割为对称的P+、N+和P+结构,提出了一种基于LDMOS_SCR的双向防护器件。该器件具有低触发和高维持电压。通过降低形成在栅极区域底部的寄生双极晶体管的发射极注入效率,减少了SCR固有的正反馈增益。基于TCAD进行仿真,实验结果表明,与传统的LDMOS_DDSCR相比,新型器件的触发电压从69.6 V降到48.5 V,维持电压从14.9 V提高到17 V,证明了提出的结构与传统LDMOS_DDSCR器件相比具有出色的抗闩锁能力     

用于3.3 V电源静电防护的闩锁免疫LVTSCR

传统LVTSCR的维持电压过低,器件容易受到闩锁效应的影响而无法正常关断。为了提高传统LVTSCR的维持电压,基于0.18 μm BCD工艺,提出一种内嵌P型浅阱的新型LVTSCR (EP-LVTSCR)。采用Sentaurus TCAD,对提出的器件进行建模和测试。结果表明,该EP-LVTSCR的维持电压从传统LVTSCR的1.52 V提升到3.85 V,具有免疫闩锁效应的能力,可应用于3.3 V电源的ESD防护。     

用于3.3 V电源的高维持电压ESD防护器件

为了解决传统LVTSCR易发生闩锁效应的问题,提出了一种增强型嵌入P浅阱可控硅(EEP_LVTSCR)结构。通过在传统LVTSCR中NMOS管漏极与阳极之间植入PSD/NSD有源区,引入了额外的复合作用,降低了发射极注入效率;通过NMOS管下方P浅阱增强基区的复合作用,同时降低了PNP、NPN管的电流增益,提高了维持电压。基于0.18 μm BCD工艺,采用TCAD软件模拟了新型EEP_LVTSCR和传统LVTSCR的电流电压(I-V)特性。仿真结果表明,新型EEP_LVTSCR的维持电压从传统的1.73 V提升到5.72 V。该EEP_LVTSCR适用于3.3 V电源的ESD防护。     

一种高维持电压的LVTSCR

对于工作电压为5 V的集成电路,低压触发可控硅(LVTSCR)的触发电压已能满足ESD保护要求,但其较低的维持电压会导致严重的闩锁效应。为解决闩锁问题,对传统LVTSCR进行了改进,通过在N阱下方增加一个N型重掺杂埋层,使器件触发后的电流流通路径发生改变,降低了衬底内积累的空穴数量,从而抑制了LVTSCR的电导调制效应,增加了维持电压。Sentaurus TCAD仿真结果表明,在不增加额外面积的条件下,改进的LVTSCR将维持电压从2.44 V提高到5.57 V,能够避免5 V工作电压集成电路闩锁效应的发生。     

应用于5 V电压电路的新型闩锁免疫LVTSCR

传统低压触发可控硅(LVTSCR)维持电压过低,应用于片上ESD防护时存在闩锁风险。文章提出了一种嵌入分流路径的LVTSCR。基于0.18 μm CMOS工艺,使用Sentaurus-TCAD软件模拟人体模型,对器件准静态特性进行了分析。结果表明,新型器件在保持触发电压、ESD防护性良好的情况下,有效提高了维持电压。对关键尺寸D6进行优化,该器件的维持电压提高到5.5 V以上,器件可安全应用于5 V电压电路,避免了闩锁效应。     

基于SCR的ESD器件低触发电压设计

设计和验证了三种低电压触发的SCR结构ESD保护电路,采用上华0.5μmCMOS工艺流片,测试表明,所有的器件都具有低电压触发特性,在器件宽度只有50μm的条件下,能达到400V正向机器模式的ESD性能。实验中发现了意外失效情况,文章给出了分析。     

一种新型的高维持电压可控硅

可控硅(SCR)作为静电放电(ESD)保护器件,因具有高的鲁棒性而被广泛应用,但其维持电压很低,容易导致闩锁问题。针对高压集成电路的ESD保护,提出了一种新颖的具有高维持电压的SCR结构(HHVSCR)。通过添加一个重掺杂的N型掺杂层(NIL),减小了SCR器件自身固有的正反馈效应,从而提高了SCR的维持电压。Sentaurus TCAD仿真结果表明,与传统的SCR相比,改进的HHVSCR无需增加额外的面积就可将维持电压从1.88 V提高到11.9 V,可应用于高压集成电路的ESD防护。     

基于OGRE的三维红外云仿真

根据实际需要简化了云的辐射模型,利用Modtran软件对整个场景的大气进行计算,得到大气路径辐射和透过率。再通过GPU的并行处理对整个数据进行采样,模拟出大气辐射传输效应。最后通过OGRE的粒子系统模拟出三维云体,结合云的自身辐射特性和大气效应模拟出三维红外云场景。仿真结果表明,生成的三维红外云场景有较好的真实感和实用性,为后续其它研究提供基本数据。     

基于OpenGL的三维浅水海浪可视化仿真

针对目前浅水区海浪的数值模拟不能获得可视化、逼真的仿真效果．而基于Vega平台的可视化仿真灵活性不高，且需要昂贵的仿真平台支撑等问题。从海浪形态的Longuet-Higgis构造模型出发。利用真实的海浪谱对海浪进行仿真控制，并且从波面细化，颜色处理和光照控制三个方面提出了对海浪仿真效果改进的方法。最后运用VC＋＋和免费的OPENGL图形库实现了三维浅水区海浪的可视化仿真。结果表明该方法可以灵活实现实时、逼真的三维浅水区海浪仿真。     

一种基于仪器的3D雷达信号仿真设计方法

雷达外场试验常常受到环境因素的影响和干扰,且费用昂贵,为解决这些突出问题和矛盾,考虑采用信号仿真的办法予以解决。本文提出采用基于仪器系统的雷达信号模拟器,产生3D雷达目标回波信号,模拟飞行器空间航迹,用于验证雷达信号处理机性能指标和总站调试工作。     

基于VRML法向量的三维造型虚拟仿真

在虚拟现实仿真模拟研发中,三维造型外观的逼真程度是核心工作。针对这一问题,分析虚拟现实建模语言的法向量(Normal)节点及法向量补插器(Normal Interpolator)节点的工作原理和作用,讨论基于这些节点进行三维造型虚拟仿真的实现方法,并依据研究结论给出相应的三维造型验证举例。该研究结论可有效应用于基于虚拟现实建模语言实现虚拟仿真过程中对三维造型的逼真和动态增强,对于复杂的虚拟仿真模拟的高效研发工作有重要指导意义。     

基于OSG的镶嵌式三维仿真平台的开发

三维场景仿真已成为精确打击实验的关键技术手段,有着广泛的应用前景。仿真平台以开源三维图像渲染工具包OpenSceneGraph(OSG)为开发引擎,依据面向对象的镶嵌式三维场景仿真生成思想,以各类模型为构成场景的基本资源对象,采用自顶向下分层的树状数据组织结构实现了软件平台的开发。通过给出示例,说明了软件平台的应用可以大大降低打击目标区场景仿真过程开发的周期和难度,满足制导武器实验的要求。     

基于 3D 化学成型技术的太赫兹器件加工

随着工作频率的提高,微波器件的尺寸逐渐减小,特别是在太赫兹频段,很多尺寸精度已经突破传统机械加工 设备的极限。本文利用3D 化学成型技术,加工太赫兹器件中关键零件。以定向耦合器为例,进行了设计和制造。定向耦 合器在325GHz 到 500GHz 频率范围内,直通插入损耗约3dB,耦合度为20dB。这表明3D 化学成型技术在太赫兹器件 加工中具有很好的应用前景。     

基于器件仿真的参数提取方法研究

介绍器件参数提取的意义,并对基于工艺的参数提取和基于器件仿真的参数提取两种方法进行了比较。根据0.35 μm SOI CMOS工艺参数,构造出部分耗尽SOI NMOS结构。基于BSIM SOI模型采用局部优化,单器件提取的策略进行参数提取。最后通过将仿真与实际测试得到的参数比较,验证了该方法的准确性。     

基于方向谱的海浪三维数值模拟

为进行海面视景仿真,对基于方向谱的海浪三维数值模拟方法进行了研究.采用Gerstner波对海浪模型进行了建模,并增加陡度控制参数控制海浪波形,总结了常用的海浪谱和方向扩展函数,分析了波浪立体观测计划(SWOP)和Donelan方向扩展函数之间的异同,采用PM谱和Donelan方向扩展函数构成的海浪方向谱,进行了海浪的三维数值模拟.结果表明,该方法仿真效果逼真,具有较高的应用价值.     

基于介质上电润湿的数字微流控器件的模拟

根据介质上电润湿的基本理论,利用计算流体动力学软件CFD—ACE＋,成功模拟出了典型的“三明治”结构数字微流控器件中水滴输运、产生、分离和合并的全过程。模拟结果显示,上下极板间距和液滴输运速度之间呈线性关系;并且,当极板间距大于200μm时,液滴分离容易失败。模拟结果与已有的实验结果符合的非常好。