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基于静电感应晶闸管的ESD保护器件设计与分析
作 者: 林中瑀
导 师: 杨建红
学 校: 兰州大学
专 业: 微电子学与固体电子学
关键词: 静电放电(ESD) 传输线脉冲(TLP)测试 静电感应晶闸管(SITH)
分类号: TN34
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要
静电放电,ESD (Electro-Static discharge),是在我们的日常生活比较常见的自然现象,而对于普通IC来讲ESD是致命的危害。电子工业每年花在这上面的费用有数十亿美元之多。所以ESD现象越来越引起电子工程师们的重视,越来越多的保护器件和保护电路被开发出来,同时电子工程师与半导体工程师也更急需要研制出新型有效的ESD保护器件。本论文首次探索使用静电感应晶闸管(SITH)作为ESD保护器件。基于器件物理分析,自行编制了SITH对ESD应力作用动态响应过程的模拟程序,给出了SITH在ESD过程中的各参数(电压、电流、载流子、温度、产生率)的变化及其规律;研究了不同结构的SITH对ESD过程的响应特征;利用自行搭建的ESD信号发生和测试装置做了实验测试与分析。通过器件结构上的优化得到了以下结果:1、SITH在传输线脉冲模型(TLP)电流作用下所得到的器件的电压分布的变化与温度分布的变化;2、关键的结构参数(栅源间距)对SITH ESD表现的影响。本论文所取得的结果,作为基于新结构、新机制ESD保护器件研制的一项探索,可为新型的ESD保护器件的研制工作提供理论指导。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-8 第1章 绪论 8-19 1.1 几种常见的ESD放电模型 9-13 1.1.1 人体模型(HBM) 9-11 1.1.2 机器模型(MM) 11-12 1.1.3 器件充电模型(CDM) 12-13 1.2 传输线脉冲(TLP)测量方法 13-16 1.3 研究背景 16-19 1.3.1 CMOS电路ESD保护发展现状 16-18 1.3.2 双极电路ESD保护发展现状 18-19 第2章 常见的ESD保护器件 19-33 2.1 简单开启泄放电流类(Non-snapback Devices) 19-21 2.1.1 PN结二极管 19-21 2.1.2 齐纳二极管 21 2.2 骤回(Snapback)开启泄放电流 21-29 2.2.1 MOSFET 21-23 2.2.2 可控硅(SCR) 23-24 2.2.3 常见的保护器件的衍生结构 24-29 2.3 综合结构 29-33 2.3.1 FED(场效应二极管) 29-31 2.3.2 超级TVS(Super-Clamp structure for TVS) 31-33 第3章 计算方法与程序关键部分讨论 33-42 3.1 漂移扩散模型第一层 33-34 3.2 漂移扩散模型第二层 34-35 3.3 第二层DD模型的离散 35-38 3.4 其它有关参数模型的选择 38-41 3.4.1 迁移率的模型 38 3.4.2 热导率的模型 38-39 3.4.3 雪崩击穿模型的选择 39-41 3.5 归一化 41-42 第4章 静电感应器件(SID)的结构与原理 42-49 4.1 SIT的结构 42-43 4.2 SIT的工作原理 43 4.3 I-V关系 43-44 4.4 SITH的结构 44-45 4.5 SITH的工作基本原理 45-47 4.6 I-V特性 47-48 4.7 器件的性能的优化 48-49 第5章 SITH对ESD事件的响应分析 49-61 5.1 结构参数的确定 49-52 5.2 调整一次击穿电压的方法 52-55 5.3 AC I-V曲线比较 55-56 5.4 自编程序的模拟结果 56-57 5.5 关于SITH响应速度的讨论 57-58 5.6 长漂移区SITH的ESD测试 58-61 第6章 结论和展望 61-63 6.1 结论 61-62 6.2 展望 62-63 参考文献 63-64 致谢 64
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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 晶闸管(可控硅)
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