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半导体行业是国家发展的重要支撑,随着半导体产业的不断发展,芯片的可靠性面临着新工艺、新尺寸带来的一系列问题,其中占比最严重的就是静电释放(ESD)带来的影响,因此片上静电防护的研究倍受关注,但是用于测试和研究芯片工作特性的流片成本较高,所以ESD仿真软件应运而生,其中就包含Sentaurus-TCAD,该软件的使用很大程度缩短了研究设计周期,降低了成本。论文研究的对象是静电防护低压器件,首先针对器件模型二极管、GGNMOS以及SCR,从基本结构、正常工作特性到ESD应力下工作机理进行了系统地介绍。其次分析对比载流子传输模型、能带模型、载流子迁移率模型、雪崩电离模型及载流子复合模型,并针对ESD低压器件模型结构、工作机理进行相关分析,然后选取器件相适应的数学物理模型,同时为了准确反映实际情况,讨论了仿真收敛性和边界条件设置等问题,为仿真研究提供理论依据。然后利用SentaurusTCAD软件平台的SDE和SDevice二个工具流分别对上述各类低压器件对象进行建模和电学特性分析,同时在仿真时分别使用瞬态单脉冲及单脉冲瞬态TLP波形信号激励,对二极管、GGNMOS以及DTSCR在静电释放情况下的电学特性进行内部工作点电学静动态特性仿真,并对比了模拟状态下的仿真结果和真实测试结果,验证了器件仿真结果的可行性。最后为提高仿真的准确度,提出应用模拟多脉冲瞬态TLP波形激励方法,计算每一脉冲有效平稳区域的电学特性均值,来降低单脉冲过冲电压和时间的影响,提高了触发电压和维持电压的仿真准确度,可使仿真与测试之间误差控制在10%以内。除上述之外,利用整体的仿真思想针对二极管串达林顿效应给出研究分析,提出肖特基二极管串可以有效克服达林顿效应并给出多组仿真数据证明。基于上述工作,将二极管、GGNMOS以及DTSCR静电防护低压器件模型的仿真结果与实际测试结果进行多次的数据对比,表明基于Sentaurus-TCAD软件模拟的多脉冲瞬态TLP波形方法可以有效反映静电防护低压器件的开启电压和维持电压,同时本文所提出的仿真模型可类比改变某些参数用于ESD防护低压器件设计过程,对该类器件产品研究和生产有很好的借鉴意义,而且利用上述仿真思想提出肖特基二极管串结构可以有效消除PN结二极管串达林顿效应,为其应用研究做出参考。