【摘要】：半導(dǎo)體行業(yè)是國(guó)家發(fā)展的重要支撐,隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,芯片的可靠性面臨著新工藝、新尺寸帶來(lái)的一系列問(wèn)題,其中占比最嚴(yán)重的就是靜電釋放(ESD)帶來(lái)的影響,因此片上靜電防護(hù)的研究倍受關(guān)注,但是用于測(cè)試和研究芯片工作特性的流片成本較高,所以ESD仿真軟件應(yīng)運(yùn)而生,其中就包含Sentaurus-TCAD,該軟件的使用很大程度縮短了研究設(shè)計(jì)周期,降低了成本。論文研究的對(duì)象是靜電防護(hù)低壓器件,首先針對(duì)器件模型二極管、GGNMOS以及SCR,從基本結(jié)構(gòu)、正常工作特性到ESD應(yīng)力下工作機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)地介紹。其次分析對(duì)比載流子傳輸模型、能帶模型、載流子遷移率模型、雪崩電離模型及載流子復(fù)合模型,并針對(duì)ESD低壓器件模型結(jié)構(gòu)、工作機(jī)理進(jìn)行相關(guān)分析,然后選取器件相適應(yīng)的數(shù)學(xué)物理模型,同時(shí)為了準(zhǔn)確反映實(shí)際情況,討論了仿真收斂性和邊界條件設(shè)置等問(wèn)題,為仿真研究提供理論依據(jù)。然后利用SentaurusTCAD軟件平臺(tái)的SDE和SDevice二個(gè)工具流分別對(duì)上述各類(lèi)低壓器件對(duì)象進(jìn)行建模和電學(xué)特性分析,同時(shí)在仿真時(shí)分別使用瞬態(tài)單脈沖及單脈沖瞬態(tài)TLP波形信號(hào)激勵(lì),對(duì)二極管、GGNMOS以及DTSCR在靜電釋放情況下的電學(xué)特性進(jìn)行內(nèi)部工作點(diǎn)電學(xué)靜動(dòng)態(tài)特性仿真,并對(duì)比了模擬狀態(tài)下的仿真結(jié)果和真實(shí)測(cè)試結(jié)果,驗(yàn)證了器件仿真結(jié)果的可行性。最后為提高仿真的準(zhǔn)確度,提出應(yīng)用模擬多脈沖瞬態(tài)TLP波形激勵(lì)方法,計(jì)算每一脈沖有效平穩(wěn)區(qū)域的電學(xué)特性均值,來(lái)降低單脈沖過(guò)沖電壓和時(shí)間的影響,提高了觸發(fā)電壓和維持電壓的仿真準(zhǔn)確度,可使仿真與測(cè)試之間誤差控制在10%以內(nèi)。除上述之外,利用整體的仿真思想針對(duì)二極管串達(dá)林頓效應(yīng)給出研究分析,提出肖特基二極管串可以有效克服達(dá)林頓效應(yīng)并給出多組仿真數(shù)據(jù)證明。基于上述工作,將二極管、GGNMOS以及DTSCR靜電防護(hù)低壓器件模型的仿真結(jié)果與實(shí)際測(cè)試結(jié)果進(jìn)行多次的數(shù)據(jù)對(duì)比,表明基于Sentaurus-TCAD軟件模擬的多脈沖瞬態(tài)TLP波形方法可以有效反映靜電防護(hù)低壓器件的開(kāi)啟電壓和維持電壓,同時(shí)本文所提出的仿真模型可類(lèi)比改變某些參數(shù)用于ESD防護(hù)低壓器件設(shè)計(jì)過(guò)程,對(duì)該類(lèi)器件產(chǎn)品研究和生產(chǎn)有很好的借鑒意義,而且利用上述仿真思想提出肖特基二極管串結(jié)構(gòu)可以有效消除PN結(jié)二極管串達(dá)林頓效應(yīng),為其應(yīng)用研究做出參考。
【圖文】：

靜電泄放的三種模型

ESD器件設(shè)計(jì)窗口
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN40

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

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本文編號(hào)：2589999