本文主要研究内容
作者胡涛（2019）在《先进工艺集成电路的ESD防护设计及特性研究》一文中研究指出：静电放电(Electro-Static Discharge,ESD)是一个相当普遍的概念,几乎所有地方都会出现ESD现象。在半导体工业中,随着半导体工艺越来越先进,器件变得越来越小和更加复杂,集成电路(IC)中ESD的潜在破坏性变得更加明显,因此对于集成电路ESD防护是非常有必要的。本论文主要基于当前较为先进的28nm CMOS及GaAs PHEMT工艺,对具体应用的芯片做了完整的ESD测试及失效分析,分析其失效机理及芯片ESD薄弱点并提出ESD防护改进建议。在相应工艺下设计出分别符合相应ESD防护窗口的新型器件。最后对不同ESD防护结构,包括二极管、GGNMOS、RC触发NMOS的Power Clamp进行了 ESD特性、抗力缺陷的研究。本论文的主要研究内容和结论如下:(1)总结了先进28nm CMOS工艺下的防护设计难点及需求,给出了典型28nm CMOS工艺下的ESD设计窗口;总结了纳米集成电路中典型的两种ESD防护网络,并总结了各自的优缺点;(2)针对某款应用在工程中的28nm CMOS工艺的芯片做了全面的ESD测试及失效分析,判断芯片ESD防护薄弱点为ESD Clamp器件的导通电阻过大导致钳位的电压过高损伤PMOS/NMOS输出管及内部核心电路,通过对芯片全面的失效分析,总结了失效机理并提出优化建议;(3)提出了一种新型的双回滞MOS-SCR器件,并在28nm CMOS工艺下进行流片。该结构在传统的SCR可控硅中嵌入GGNMOS结构,使得GGNMOS和SCR在同一个器件中来共同泄放ESD电流。通过TCAD仿真,对流片器件的ESD测试以及一些失效分析验证了该新型器件的工作机理。通过调整器件参数,MOS-SCR器件可以同时具备GGNMOS低触发电压,高维持电压以及传统SCR高鲁棒性的优点,MOS-SCR器件很适用于28 nm CMOS工艺的ESD保护;(4)介绍了 GaAs工艺的高速光模块功率放大芯片的功能及应用。对于GaAs工艺下最核心的器件PHEMT进行了器件TCAD仿真,分析了其工作原理,模拟了在直流及瞬态ESD情况下器件的特性,帮助后续更好地进行相关电路的ESD防护设计;对具体某款GaAs PHEMT高速光模块功率放大器在TLP,HBM等测试系统下进行了 ESD鲁棒性的测试以及ESD的失效分析,确定了其GaAs工艺的ESD失效机理及薄弱点;(5)提出了 GaAs PHEMT器件形成的肖特基二极管串结构,并在相关工艺下进行了流片验证,其触发电压为0.7V,根据光模块芯片VC管脚具体的ESD防护窗口,对芯片的VC管脚加入了肖特基二极管串的ESD防护使其HBM等级由350V提高到了 750V。另外还提出了利用二极管触发PHEMT的新型ESD防护器件,相比于肖特基二极管,其具有更低的漏电流(10-9A)以及更高的鲁棒性;(6)针对不同ESD防护结构下,包括二极管、GGNMOS、RC触发NMOS的Power Clamp进行了 ESD特性、IC抗力缺陷的研究,包括EOS浪涌波形,更长脉宽、上升更缓慢的ESD脉冲等对ESD防护器件性能的影响。
Abstract
jing dian fang dian (Electro-Static Discharge,ESD)shi yi ge xiang dang pu bian de gai nian ,ji hu suo you de fang dou hui chu xian ESDxian xiang 。zai ban dao ti gong ye zhong ,sui zhao ban dao ti gong yi yue lai yue xian jin ,qi jian bian de yue lai yue xiao he geng jia fu za ,ji cheng dian lu (IC)zhong ESDde qian zai po huai xing bian de geng jia ming xian ,yin ci dui yu ji cheng dian lu ESDfang hu shi fei chang you bi yao de 。ben lun wen zhu yao ji yu dang qian jiao wei xian jin de 28nm CMOSji GaAs PHEMTgong yi ,dui ju ti ying yong de xin pian zuo le wan zheng de ESDce shi ji shi xiao fen xi ,fen xi ji shi xiao ji li ji xin pian ESDbao ruo dian bing di chu ESDfang hu gai jin jian yi 。zai xiang ying gong yi xia she ji chu fen bie fu ge xiang ying ESDfang hu chuang kou de xin xing qi jian 。zui hou dui bu tong ESDfang hu jie gou ,bao gua er ji guan 、GGNMOS、RCchu fa NMOSde Power Clampjin hang le ESDte xing 、kang li que xian de yan jiu 。ben lun wen de zhu yao yan jiu nei rong he jie lun ru xia :(1)zong jie le xian jin 28nm CMOSgong yi xia de fang hu she ji nan dian ji xu qiu ,gei chu le dian xing 28nm CMOSgong yi xia de ESDshe ji chuang kou ;zong jie le na mi ji cheng dian lu zhong dian xing de liang chong ESDfang hu wang lao ,bing zong jie le ge zi de you que dian ;(2)zhen dui mou kuan ying yong zai gong cheng zhong de 28nm CMOSgong yi de xin pian zuo le quan mian de ESDce shi ji shi xiao fen xi ,pan duan xin pian ESDfang hu bao ruo dian wei ESD Clampqi jian de dao tong dian zu guo da dao zhi qian wei de dian ya guo gao sun shang PMOS/NMOSshu chu guan ji nei bu he xin dian lu ,tong guo dui xin pian quan mian de shi xiao fen xi ,zong jie le shi xiao ji li bing di chu you hua jian yi ;(3)di chu le yi chong xin xing de shuang hui zhi MOS-SCRqi jian ,bing zai 28nm CMOSgong yi xia jin hang liu pian 。gai jie gou zai chuan tong de SCRke kong gui zhong qian ru GGNMOSjie gou ,shi de GGNMOShe SCRzai tong yi ge qi jian zhong lai gong tong xie fang ESDdian liu 。tong guo TCADfang zhen ,dui liu pian qi jian de ESDce shi yi ji yi xie shi xiao fen xi yan zheng le gai xin xing qi jian de gong zuo ji li 。tong guo diao zheng qi jian can shu ,MOS-SCRqi jian ke yi tong shi ju bei GGNMOSdi chu fa dian ya ,gao wei chi dian ya yi ji chuan tong SCRgao lu bang xing de you dian ,MOS-SCRqi jian hen kuo yong yu 28 nm CMOSgong yi de ESDbao hu ;(4)jie shao le GaAsgong yi de gao su guang mo kuai gong lv fang da xin pian de gong neng ji ying yong 。dui yu GaAsgong yi xia zui he xin de qi jian PHEMTjin hang le qi jian TCADfang zhen ,fen xi le ji gong zuo yuan li ,mo ni le zai zhi liu ji shun tai ESDqing kuang xia qi jian de te xing ,bang zhu hou xu geng hao de jin hang xiang guan dian lu de ESDfang hu she ji ;dui ju ti mou kuan GaAs PHEMTgao su guang mo kuai gong lv fang da qi zai TLP,HBMdeng ce shi ji tong xia jin hang le ESDlu bang xing de ce shi yi ji ESDde shi xiao fen xi ,que ding le ji GaAsgong yi de ESDshi xiao ji li ji bao ruo dian ;(5)di chu le GaAs PHEMTqi jian xing cheng de xiao te ji er ji guan chuan jie gou ,bing zai xiang guan gong yi xia jin hang le liu pian yan zheng ,ji chu fa dian ya wei 0.7V,gen ju guang mo kuai xin pian VCguan jiao ju ti de ESDfang hu chuang kou ,dui xin pian de VCguan jiao jia ru le xiao te ji er ji guan chuan de ESDfang hu shi ji HBMdeng ji you 350Vdi gao dao le 750V。ling wai hai di chu le li yong er ji guan chu fa PHEMTde xin xing ESDfang hu qi jian ,xiang bi yu xiao te ji er ji guan ,ji ju you geng di de lou dian liu (10-9A)yi ji geng gao de lu bang xing ;(6)zhen dui bu tong ESDfang hu jie gou xia ,bao gua er ji guan 、GGNMOS、RCchu fa NMOSde Power Clampjin hang le ESDte xing 、ICkang li que xian de yan jiu ,bao gua EOSlang chong bo xing ,geng chang mai kuan 、shang sheng geng huan man de ESDmai chong deng dui ESDfang hu qi jian xing neng de ying xiang 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自浙江大学的胡涛，发表于刊物浙江大学2019-05-27论文，是一篇关于静电防护论文,先进工艺论文,工艺论文,失效分析论文,浙江大学2019-05-27论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自浙江大学2019-05-27论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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