低寄生ESD保护器件和仿真模型研究

• 作 者: 俞波
• 机 构: 北京大学
• 出 处: 北京大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: ESD保护器件 仿真模型 二极管 可控硅 保护结构

近些年,ESD保护的设计在IC设计中越来越重要。在先进的CMOS工艺中,为了提高电路的速度和性能,MOS晶体管的尺度和栅氧化层的厚度一直在等比例缩小。由于对系统低功耗和栅氧化层可靠性要求,使得先进工艺下的内部电路电源电压也被缩小,如0.13岬CMOS工艺的电源电压仅为1.2V。相应的,内部电路的抵抗静电冲击的能力也越来越低。目前,全球电子制造业每年因为ESD造成的经济损失将近20％,然而随着器件特征尺寸进入深亚微米,栅氧化层的厚度已经小于2nm。因此,ESD造成的损失正在显著增加。考虑到如此大的数量,设计性能优越的ESD保护器件越来越受到人们的关注。　　
本文首先简述了ESD保护的研究意义、发展状况和研究现状。然后介绍了ESD保护的仿真、建模和测试。接着又详细介绍了二极管和可控硅ESD保护结构的工作原理。通过器件仿真、DC测试和TLP测试的分析,对PiN二极管和双向SCR保护结构进行了深入研究。　　
所做的具体工作主要如下:　　
1.基于ESD保护的特性,选取了合适的EDA模型进行仿真;　　
2.给出了ESD保护器件建模的一种实现方案;　　
3.搭建了ESD仿真的测试平台;　　
4.提出了PiN二极管保护结构,深入分析了其工作特性;　　
5.提出了改进的双向可控硅结构,深入分析了其工作特性。