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本论文的研究内容是深亚微米级PDSOI CMOS集成电路的ESD防护技术,包括器件级、电路级和封装级,主要研究工作如下: 1.首次采用VFTLP测试法,分析ESD防护器件应对充电器件模型的鲁棒性,分析了尺寸、结构和测试仪器的影响,测试结果显示二极管和SCR的抗静电力性能优于NMOS; 2.讨论了超快传输线脉冲发生器(VFTLP)的失配问题对二极管的正向特性测试的影响,通过校准测试仪器,消除额外的负向脉冲,提高VFTLP测试的准确性; 3.讨论了VFTLP测试中静态漏电缓慢增大的问题,二极管和SCR的失效过程十分迅速,而NMOS的失效过程较漫长,静态漏电在VFTLP测试中逐渐地增大,初步分析是由于静电场集中于漏极反偏PN结而造成的局部击穿; 4.研究了浮空金属盖板造成的异常静电失效问题,提出一种新的静电放电模型——火花放电模型,并分析了放电电流的成分——第一峰和第二峰,通过试验和仿真证明,浮空金属盖板和芯片之间的火花放电是样品提前失效的原因; 5.论述了全芯片ESD防护设计面对的问题——ESD设计窗口缩小和互连金属的寄生电阻,提出ESD电流路径寄生电阻仿真技术,极大地优化了全芯片ESD防护设计,经测试证实,版图优化后的芯片的抗静电水平(大于HBM8kV)远高于版图优化前的芯片(HBM1kV-3kV); 6.提出深亚微米级PDSOI CMOS集成电路的全芯片ESD防护设计方案,并流片验证,测试结果证实芯片的抗静电水平超过了HBM4kV; 7.对比分析了VSTI SCR、MLSCR、LVTSCR、XSCR四种新型SCR(可控硅)器件的鲁棒性,根据TLP测试结果论述了VSTI-SCR、MLSCR和LVTSCR的开启不一致问题,以及LVTSCR的PNPN寄生通道开启不完全问题,最后讨论它们用于ESD防护设计的可行性; 8.以新型SCR器件为基础构建POWER CLAMP,分析了它们的开启电压、回滞特性和二次击穿电流,XSCR的抗静电能力最好,为其专门设计串联二极管的新型POWER CLAMP结构,提升维持电压,进一步增强XSCR的实用性,通过调整ESD监测电路的参数,大幅降低POWER CLAMP的开启电压,排除开启不一致的隐患。