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。     

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。     

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。     

CMOS电路中ESD保护结构的设计

本文研究了在CMOS工艺中I/O电路的ESD保护结构设计以及相关版图的要求,其中重点讨论了PAD到VSS电流通路的建立。     

二维短沟道MOSFET直流稳态与衬底电流的数值模拟

本文介绍一种新的采用载流子总量方法分析短沟道MOSFET直流稳态特性的数值模型。使用专用模拟程序 LADES1-A (Lisban Advance Device Simulation Version no.1-A)联解器件内部二维泊松方程、电子和空穴的连续性方程.LADES1-A可用于设计和预测不同工艺条件、几何结构对器件性能的影响.设计者通过分析器件内部二维电流密度、电场强度等分布,得到直观的短沟道效应的物理图象,以便采取适当措施减小短沟道效应.为了介绍本模拟软件的用途,本文给出部分模拟结果,并着重讨论了热载流子效应产生的衬底电流及非平衡载流子的产生-复合率的分布.     

运算放大器在高ESD应力作用下的失效模式和失效位置研究

本研究以常用的运算放大器之一LM741为例进行了高ESD应力条件下的运算放大器的失效研究,研究通过物理观察和电学测试的手段考察了LM741失效位置及失效模式与ESD击打模式之间的关系。研究表明,不同的应力击打模式均造成几种相同的失效位置和模式,而且对失效部位的物理观察发现：所造成芯片上的失效并非在芯片上的电路的单元内部,而在于电路的各个单元之间的绝缘层或者是连接电路单元的金属连线,这一发现为下一步ESD的失效建模和仿真提供了重要的试验依据。     

ESD应力下LDMOS器件软失效的分析及优化

分析了发生软失效的两种原因:电场诱导和热诱导。针对一种采用0.35μm BCD工艺的LDMOS器件,讨论了改变器件漂移区长度对软泄漏电流的影响。最终通过对漂移区长度以及源端和衬底接触间距的优化,消除了器件原先存在的软泄漏电流现象,并且没有过分增大器件的触发电压。     

基于工业数据挖掘的ESD软失效分析

针对电子产品出货后出现ESD软失效而导致的退货现象,文章通过机器学习算法分析产品ICT电性能测试参数、生产线ESD防护监控数据和产品ESD软失效的相关性。集成算法模型经过优化,分类准确率达到0.88,可以用于量产电子产品的ESD软失效的识别和出货风险管控。同时,利用ESD防护监控点风险指数数据集可以提高产品ESD软失效的识别准确率（8.6%）。安装部署基于物联网技术的静电放电防护监控系统,对管控电子产品生产过程中的ESD软失效风险以及控制出货风险是很有帮助的,可以提高电子制造业防静电管控的智慧化水平。     

亚微米CMOS电路中VDD-VSS ESD保护结构的设计

文章根据一个实际电路中ESD保护结构的设计,引出了一种亚微米CMOS IC中基于RC延迟而设计的VDD-VSS之间直接电压钳位结构,并结合例子中此结构前后的修改优化对该结构进行了详细的仿真分析。进一步比较了两种VDD-VSS电压钳位结构的优劣。最后阐述了亚微米CMOS电路的设计中,全芯片ESD结构的有效设计。     

由版图引起的CMOS ESD保护电路失效的分析

ESD保护电路已经成为CMOS集成电路不可或缺的组成部分,在当前CMOS IC特征尺寸进入深亚微米时代后,如何避免由ESD应力导致的保护电路的击穿已经成为CMOS IC设计过程中一个棘手的问题.光发射显微镜利用了IC芯片失效点所产生的显微红外发光现象可以对失效部位进行定位,结合版图分析以及微分析技术,如扫描电子显微镜SEM、聚焦离子束FIB等的应用可以揭示ESD保护电路的失效原因及其机理.通过对两个击穿失效的CMOS功率ICESD保护电路实际案例的分析和研究,提出了改进ESD保护电路版图设计的途径.     

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。     

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(Vt)、保持电压(Vh)的同时,减小...     

CMOS集成电路的ESD模型和测试方法探讨

随着超大规模集成电路工艺的高速发展，特征尺寸越来越小，而静电放电(Electrostatic Discharge)对器件可靠性的危害变得越来越显著。因此．静电放电测试已经成为对器件可靠性评估的一个重要项目。介绍了ESD的4种等效模型：人体、机器、器件充电和场感应模型，以及各模型的特点和等效测试电路。同时较详细的介绍了ESD的测试方式和方法。     

18V LDMOS器件ESD电流非均匀分布的模拟和测试分析

通过二维器件仿真,分析单指、多指18V nLDMOS器件在静电放电防护中电流分布的非均匀性问题。经仿真分析可知,寄生三极管的部分导通是单指器件电流分布不均匀的原因;器件的大面积特征、材料本身的不均匀性等因素导致叉指不同时触发,同时,由于nLDMOS各叉指基极被深N阱隔离,先被触发的叉指无法抬高未触发叉指的基极电位帮助其开启,是多指器件电流分布不均匀的原因。器件的TLP(Transmission line pulse)测试结果与仿真分析吻合,指长分别为50μm和90μm的单指器件ESD电流泄放能力分别为21mA/μm和15mA/μm;指长为50μm的单指、双指、四指和八指器件的ESD失效电流分别为1.037A、1.055A、1.937A和1.710A,不与指数成比例增大。     

Analysis on the dependence of layout parameters on ESD robustness of CMOS devices for manufacturing in deep-submicron CMOS process

The layout dependence on ESD robustness of NMOS and PMOS devices has been experimentally investigated in details. A lot of CMOS devices with different device dimensions, layout spacings, and clearances have been drawn and fabricated to find the optimized layout rules for electrostatic discharge (ESD) protection. The main layout parameters to affect ESD robustness of CMOS devices are the channel width, the channel length, the clearance from contact to poly-gate edge at drain and source regions, the spacing from the drain diffusion to the guard-ring diffusion, and the finger width of each unit finger. Non-uniform turn-on effects have been clearly investigated in the gate-grounded large-dimension NMOS devices by using EMMI (EMission MIcroscope) observation. The optimized layout parameters have been verified to effectively improve ESD robustness of CMOS devices. The relations between ESD robustness and the layout parameters have been explained by both transmission line pulsing (TLP) measured data and the energy band diagrams.     

P型对称LDMOS的静电泄放响应曲线研究与优化

The ESD response characteristic in a p-type symmetric lateral DMOS （ps-LDMOS） has been investigated. The experimental results show that the ps-LDMOS has weak ESD robustness due to an absence of the ＂snapback＂ characteristic. In addition, the location of the hot spot changes little for the special device. The method for reducing the lattice temperature of the hot spot can be used to enhance the ESD capacity of the ps-LDMOS, thereby, a novel and easily-achievable ps-LDMOS structure with a p-type lightly doped drain （p-LDD） has been proposed. The special region p-LDD lowers the electric field at the edge of the poly gate, making the whole dis- tribution of the surface electric field more uniform. Therefore, the ESD robustness is improved two times and no obvious change of other electric parameters is introduced.     

Investigation on SCR-based ESD protection device for biomedical integrated circuits in a 0.18-μm CMOS process

In these decades, integrated circuits for biomedical electronics applications have been designed and implemented in CMOS technologies. In order to be safely used by human, all microelectronic products must meet the reliability specifications. Therefore, electrostatic discharge (ESD) must be taken into consideration. To protect the biomedical integrated circuits in CMOS technologies from ESD damage, a dual-directional silicon-controlled rectifier (DDSCR) device was presented in this work. Experimental results show that the DDSCR has the advantages of high ESD robustness, low leakage, large swing tolerance, and good latchup immunity. The DDSCR was suitable for ESD protection in biomedical integrated circuits.     

沟道掺杂浓度对恒流二极管电学特性的影响

设计了一种基于N－JFET结构的恒流二极管,分析了其沟道掺杂浓度与恒流值、开启电压、击穿电压以及温度特性之间的关系。利用SILVACO仿真软件对恒流二极管沟道掺杂分布进行优化设计,最终得到一个开启电压为2 V,击穿电压大于90 V,恒流值为40 mA,温度系数为－0．33%/K的恒流二极管。