功率集成电路中的高压静电放电(ESD)保护器件的研究_微电子.rar

资料分类:科技学院 高级会员(21克拉)提供原创毕业论文科技学院资料更新时间:2017-10-09
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摘要:在功率集成电路(IC)产品的失效中,静电放电(Electrostatic Discharge,ESD)所引起IC失效的现象已得到广泛关注。随着芯片规模的不断的缩小和新的半导体制造工艺的引入,以及高压、大电流、强的电磁干扰、频繁的插拔、高低温恶劣的IC产品工作环境,功率IC产品的可靠性问题日益突出,功率IC的高压ESD防护设计面临的挑战越来越大.

   本论文首先阐述了ESD的产生及ESD防护设计背景,讨论并分析了ESD的工业模型,以及IC产品中广泛使用的ESD可靠性测试方法及其失效判断标准,接着简述了LDMOS和SCR两种基本ESD防护器件的工作原理.

   最后通过用TCAD仿真软件对LDMOS和SCR器件进行仿真与优化,并对SCR器件进行了深入探讨,提出了一种可应用于高压ESD防护的通过浮空N阱增加SCR中的基区宽度的方法,相比于传统的增加横向基区宽度的方法,优化的SCR器件可以从纵向上增加基区宽度,提高了芯片面积利用率,增强了ESD防护能力.

关键词:静电放电;SCR;LDMOS;高压ESD防护;功率集成电路

 

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1 ESD的产生和影响-1

1.2 功率集成电路中的ESD的研究现状-1

1.3 功率集成电路中高压ESD的问题和影响-2

1.4 本文的内容安排-3

第2章 静电放电模型、测试方法和失效判断-5

2.1 静电放电模型-5

2.1.1 人体放电模型(Human-Body Model,HBM)-5

2.1.2 机器放电模型(Machine Model,MM)-7

2.1.3 组件充电模型(Charged-Device Model,CDM)-8

2.1.4 电场感应模型(Field—Induced Model,FIM)-10

2.2 静电放电(ESD)测试方法-10

2.2.1 HBM和MM模型测试-10

2.2.2 CDM模型测试-12

2.3 ESD失效判断方法-13

第3章 基本的ESD保护器件-15

3.1 电阻-15

3.2 二极管-16

3.3 MOS和BJT-17

3.4 SCR器件-18

第4章 高压ESD器件的Sentaurus TCAD仿真与分析-21

4.1 Sentaurus TCAD软件介绍和功能-21

4.2 LDMOS的仿真和分析-21

4.3 SCR器件的仿真和分析-24

第5章 结论与展望-29

5.1 结论-29

5.2 展望-29

参考文献-31

致  谢-33

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