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静电放电(Electrostatic Discharge,ESD)作为一种常见的自然现象,对芯片的可靠性造成了严重的影响。随着半导体工艺技术的发展,器件的特征尺寸在逐渐减小,芯片的集成度亦随之提升,这就对器件的ESD研究提出了更严格的要求,特别是从ESD器件的鲁棒性角度考虑,需要更小的ESD窗口。本文首先对基本的ESD防护原理做出了简单阐述,并依据ESD设计窗口给出了ESD研究的指标要求,然后对常用的基本型ESD器件在ESD应力下的工作原理进行了详细讨论。在此基础上,对传统型SCR-LDMOS结构以及传统型SCR结构进行了详细比较分析,对其中存在的问题进行了改进:(1)对常规的SCR-LDMOS器件中触发电压过高以及维持电压过低的缺点进行改进,设计并提出了一种内嵌P区SCR-LDMOS的新型ESD保护器件。该结构通过引入新的雪崩击穿点,使内部寄生晶体管可以更快开启,以降低器件的触发电压;并且该结构内部引入可以箝拉正反馈的新寄生晶体管,使维持电压增加。MEDICI仿真结果表明,相比于传统型结构,该新型结构的触发电压降低了58.45%,并且维持电压提高了13.4V。(2)对衬底触发SCR(STSCR)结构中引用外部电流源来触发开启SCR器件的思想进行改进,本文又提出了一种外部PMOS触发SCR器件的新型结构。该结构利用PMOS触发开启取代反偏PN结,使得器件的触发电压降低,随后对该结构进行改进,提出了一种PMOS触发并箝拉内部电压的SCR器件。该新型结构是利用PMOS来对SCR结构进行触发开启,使触发电压得到降低,同时利用器件内部寄生的新晶体管来箝拉内部电压,使器件内部的正反馈效应得到了抑制进而使器件的维持电压得到提高。仿真结果表明,相比于传统型结构,该新结构的触发电压降低了32.39%,并且维持电压提高了13.88V。