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本论文首次在国内系统地研究了超低压,低压静电放电(ESD)及ESD与抗电磁干扰(EMI)兼容器件的设计与工艺,设计了国内最小的ESD塑封器件以及超低压保护器件,设计了低电容ESD及EMI保护器件,并对其参数进行了测试评估,得到了比较满意的结果。本论文的主要工作如下:
1.用双极晶体管模型,对超低压保护器件的电学性能进行了系统的模拟,从外延层,P+,P-层纵向杂质分布,分析了不同层的厚度,电阻率对击穿电压的影响,模拟了多组电压曲线,为新型器件的选取提供了理论依据。
2.以上述的N+P+P-N+模型为基础,以设计工作电压为2.8伏的新型TVS为目的,利用SUPREM对器件的工艺进行模拟。从隔离扩散,调整层注入,N+扩散以及退火处理的条件入手,系统地进行了分析,得到了较吻合的击穿曲线。
3.根据模拟结果设计了2.8v击穿电压的超低压保护器件,并进行了工艺流片。对封装完成的器件进行了全参数测试,击穿电压,钳位电压,脉冲电流,抗静电能力,达到了设计要求,是国内首次研制的超低压保护器件。
4.设计了ESD阵列,低电容保护器件,EMI保护器件,并进行了流片,工艺优化,参数达到了设计要求。在此基础上,研发设计了国内最小的ESD保护器件0.8*0.6*0.4mm3,系统地研究了超薄芯片减薄技术,背面金属化技术以及封装技术,其参数指标,不仅达到了客户要求,而且电参数一致性,抗静电能力优于进口的同类器件。
5.提出了“静电保护器件平面缓冲层工艺方法”及“超低压保护器件的结构设计”,具有很好的实用价值。