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自然界中常见的静电放电(ElectroStatic Discharge,ESD)现象已经成为了造成芯片失效的一个重要原因。随着工艺制程的不断进步,ESD现象也越来越严重,造成的经济损失也变得更加严重。为了尽可能降低ESD现象带来的损失,ESD保护设计也成为了工程师们在芯片设计时的一项重要工作。本文简要介绍ESD的保护原理以及相关测试模型,并以此为基础对0.54μm CMOS工艺下的ESD保护问题展开研究。本文依托实际工程项目,针对SCR(硅控整流器)器件展开了详细的研究,重点针对SCR器件的触发电压、维持电压以及开启时间等方面内容进行了实验或者理论研究。针对SCR结构触发电压的研究包括详细分析工业界常用的几种降低SCR触发电压的方法,主要通过改变雪崩击穿点以及通过辅助触发电路等方法来降低SCR触发电压,并且根据项目以及工艺平台要求,对其中几种常用方法进行实验,同时利用TLP(Transmission Line Pluse)进行测试分析。针对SCR结构维持电压的研究包括分析提高SCR结构维持电压的原理方法,主要包括降低寄生管的放大系数、降低寄生管的发射区注入效率、削弱寄生管之间的正反馈以及利用堆叠结构等方法,并且根据项目以及工艺平台要求,对其中几种常用结构进行实验,同时利用TLP仪器测试并分析。针对SCR结构开启时间的研究包括对SCR结构开启时间进行理论分析以及公式推导,并提出一种用于降低SCR结构开启时间的横向变掺杂方法。同时,本文针对项目实际需求,对双向结构展开实验研究,实验内容包括双向SCR器件、背对背二极管结构以及背对背BJT结构等。其中通过对双向SCR是否带有保护环进行研究发现,带有保护环的结构(更符合工程实际)在反向测试时存在非预期的寄生通道,造成双向结构的不对称性。该现象同样发生在背对背二极管结构和背对背BJT中。此外,文章还对全芯片保护方案进行研究,并根据项目实际要求确定保护方案,并详细阐述该方案的适用性。