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。     

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。     

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。     

ESD保护器件GGNMOS二次击穿前的建模

基于ESD应力下GGNMOS的工作特性,从GGNMOS的内部物理过程,推导建立了二次击穿前GGNMOS的器件级模型,并给出了相应的参数提取方法;实现了输入工艺参数等到模型中,即可仿真GGNMOS二次击穿前的I-V特性.通过与TLP实际测试结果的比较,证实了所推导模型的可行性.     

5V CMOS中GGNMOS ESD失效电流和沟道长度正向关系的分析

Contrary to general understanding,a test result shows that devices with a shorter channel length have a degraded ESD performance in the advanced silicided CMOS process.Such a phenomenon in a gate-grounded NMOSFET(GGNMOS) was investigated,and the current spreading effect was verified as the predominant factor. Due to transmission line pulse(TLP) measurements and Sentaurus technology computer aided design(TCAD) 2-D numerical simulations,parameters such as current gain,on-resistance and power density were discussed in detail.     

深亚微米SOI工艺ESD防护器件设计

在集成电路设计领域,绝缘体上硅(SOI)工艺以其较小的寄生效应、更快的速度,得到广泛应用.但由于SOI工艺器件的结构特点及自加热效应(SHE)的影响,其静电放电(ESD)防护器件设计成为一大技术难点.当工艺进入深亚微米技术节点,基于部分耗尽型SOI(PD-SOI)工艺的ESD防护器件设计尤为困难.为了提高深亚微米SOI...     

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。     

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。     

深亚微米集成电路中的ESD保护问题

本文对深亚微米工艺所引起的集成电路抗静电能力下降的原因和传统保护电路设计的缺陷进行了深入的阐述,从制造工艺、保护电路元件和保护电路结构三方面对深亚微米集成电路中的ESD 保护改进技术进行了详细论述     

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.     

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...     

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。     

部分耗尽SOI ESD保护电路的研究

为了解决SOI技术的ESD问题,我们设计了一种适用于部分耗尽SOI的栅控二极管结构的ESD保护电路,并进行了ESD实验.通过实验研究了SOI顶层硅膜厚度、栅控二极管的沟道长度和沟道宽度,限流电阻以及电火花隙等因素对保护电路抗ESD性能的影响,我们发现综合考虑这些因素,就能够在SOI技术上获得良好的抗ESD性能.     

栅长对SOI NMOS器件ESD特性的影响

采用TLP测试的方式,研究了不同栅长对栅接地SOI NMOS器件ESD(Electrostatic discharge,静电放电)特性的影响,结果发现栅长越大,维持电压VH越大,ESD二次击穿电流It2越大;其原因可能与薄硅层中的热分布有关。     

采用容性封装技术提高ESD防护性能研究

提出了一种通过在电源线与地线之间加入外部电容以吸收ESD脉冲的新型集成电路ESD保护方法。分析了这种方法在提高产品ESD防护性能方面的可行性,并用TLP设备测量出了一0.1μF电容在吸收4A TLP ESD电流脉冲时电容两端电压随时间的变化曲线以及不同电容值电容吸收4A TLP ESD电流脉冲后的电压随电容变化曲线,理论分析及测试结果均表明这种ESD防护方法能在集成电路承受6000V HBM ESD脉冲时将VDD与GND之间的电压降钳位在0.5V以下。通过将此ESD防护方法应用在SOI微处理器产品和SOI静态随机存储器产品上,成功地将这两款产品的ESD防护能力从1000V提高到了3000V以上,验证了这种容性封装技术在ESD防护方面的优良性能。     

CMOS SoC芯片ESD保护设计

本文提出从器件失效功率的角度,解释CMOS SoC（System On Chip）芯片的ESD（ElectrostaticDischarge）失效原因,总结了CMOS集成电路（IC）的多种ESD失效模式,研究了多电源系SoC芯片的ESD保护设计方法,提出了SoC芯片的ESD保护设计流程。