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CMOS反相器内部瞬态闩锁效应的脉冲宽度效应理论模型

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强激光与粒子束 2013年第5期4卷 1200-1204页

作者：陈杰杜正伟清华大学电子工程系微波与数字通信技术国家重点实验室北京100084

从基本半导体物理出发,通过求解载流子连续性方程,建立了能够定量描述引起CMOS反相器内部瞬态闩锁效应的微波脉冲功率阈值与脉冲宽度关系的解析理论模型。通过与仿真结果以及文献中实验数据的对比,验证了该理论模型的正确性。该理论模... 详细信息

从基本半导体物理出发,通过求解载流子连续性方程,建立了能够定量描述引起CMOS反相器内部瞬态闩锁效应的微波脉冲功率阈值与脉冲宽度关系的解析理论模型。通过与仿真结果以及文献中实验数据的对比,验证了该理论模型的正确性。该理论模型表明,引起CMOS反相器内部瞬态闩锁效应的微波脉冲功率阈值首先随着脉冲宽度增加逐渐降低,但是存在一个明显拐点区域,当脉冲宽度超过该区域之后,引起闩锁效应的功率阈值变化不甚明显。

关键词：微波脉冲 CMOS反相器闩锁效应脉冲宽度

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高温CMOS集成电路闩锁效应分析

电子学报 2002年第12期30卷 1894-1896页

作者：柯导明陈军宁代月花高珊孟坚赵海峰周国祥安徽大学电子工程系安徽合肥230039 合肥工业大学计算机系安徽合肥230001

本文详细地分析了LDD结构高温CMOS集成电路闩锁效应.文中提出了亚微米和深亚微米CMOS集成电路闩锁效应的模型.在该模型中,针对器件的尺寸和在芯片上分布情况,我们认为CMOS IC闩锁效应的维持电流有两种模式:大尺寸MOST的寄生双极晶体管... 详细信息

本文详细地分析了LDD结构高温CMOS集成电路闩锁效应.文中提出了亚微米和深亚微米CMOS集成电路闩锁效应的模型.在该模型中,针对器件的尺寸和在芯片上分布情况,我们认为CMOS IC闩锁效应的维持电流有两种模式:大尺寸MOST的寄生双极晶体管是长基区,基区输运因子起主要作用;VLSI和ULSI中MOST的寄生双极晶体管是短基区,发射效率起主要作用.但是他们的维持电流都与温度是负指数幂关系.文章给出了这两种模式下的维持电流与温度关系,公式在25℃至300℃之间能与实验结果符合.

关键词：高温 CMOS 集成电路闩锁效应解析表达式

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SOI LIGBT抗闩锁效应的研究与进展

微电子学 2011年第3期41卷 461-464,478页

作者：苏步春张海鹏王德君杭州电子科技大学电子信息学院射频电路与系统教育部重点实验室杭州310018 大连理工大学电子信息与电气工程学部电子科学与技术学院辽宁大连116024 杭州汉安半导体有限公司杭州310018

概述了绝缘层上硅横向绝缘栅双极晶体管(SOI LIGBT)抗闩锁结构的改进历程,介绍了从早期改进的p阱深p+欧姆接触SOI LIGBT结构到后来的中间阴极SOI LIGBT、埋栅SOILIGBT、双沟道SOI LIGBT、槽栅阳极短路射频SOI LIGBT等改进结构;阐述了一... 详细信息

概述了绝缘层上硅横向绝缘栅双极晶体管(SOI LIGBT)抗闩锁结构的改进历程,介绍了从早期改进的p阱深p+欧姆接触SOI LIGBT结构到后来的中间阴极SOI LIGBT、埋栅SOILIGBT、双沟道SOI LIGBT、槽栅阳极短路射频SOI LIGBT等改进结构;阐述了一些结构在抗闩锁方面的改善情况,总结指出抑制闩锁效应发生的根本出发点是通过降低p基区电阻的阻值或减小流过p基区电阻的电流来削弱或者切断寄生双极晶体管之间的正反馈耦合。

关键词：绝缘层上硅横向绝缘栅双极晶体管闩锁效应

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一种抑制ESD保护电路闩锁效应的版图研究

电路与系统学报 2013年第1期18卷 332-335,342页

作者：柴常春张冰杨银堂吴晓鹏王婧西安电子科技大学宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室陕西西安710071

针对具有低压触发特性的静电放电(electrostatic discharge,ESD)保护电路易闩锁的不足,本文结合CSMC0.6μm CMOS工艺,设计了一种可应用于ESD保护电路中的独立双阱隔离布局方案,这种方案不仅可以有效的阻断形成闩锁的CMOS器件固有纵向PN... 详细信息

针对具有低压触发特性的静电放电(electrostatic discharge,ESD)保护电路易闩锁的不足,本文结合CSMC0.6μm CMOS工艺,设计了一种可应用于ESD保护电路中的独立双阱隔离布局方案,这种方案不仅可以有效的阻断形成闩锁的CMOS器件固有纵向PNP与横向NPN晶体管的耦合,且兼容原有工艺而不增加版图面积。将此布局方案与常规保护环结构同时应用于笔者研制的具有低压快速触发特性双通路ESD保护电路中,通过流片及测试对比表明,该布局方案在不影响保护电路特性的同时,较常规保护环结构更为有效的克服了保护电路的闩锁效应,从而进一步提升了该保护电路的鲁棒性指标。本文的布局方案为次亚微米MOS ESD保护电路版图设计提供了一种新的参考依据。

关键词：闩锁效应静电放电版图独立双阱隔离

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由栅氧损伤引起闩锁效应的失效分析

半导体技术 2015年第6期40卷 468-472页

作者：刘楠刘大鹏张辉祝伟明上海航天技术研究院第808研究所上海201109

随着MOS器件特征尺寸的缩小和栅氧化层厚度的减薄,栅氧损伤成为MOS集成电路在实际应用中的主要失效模式之一。闩锁是CMOS集成电路结构所固有的寄生效应,寄生的可控硅结构一旦被特定条件触发,会在电源与地之间形成大电流通路,导致整个器... 详细信息

随着MOS器件特征尺寸的缩小和栅氧化层厚度的减薄,栅氧损伤成为MOS集成电路在实际应用中的主要失效模式之一。闩锁是CMOS集成电路结构所固有的寄生效应,寄生的可控硅结构一旦被特定条件触发,会在电源与地之间形成大电流通路,导致整个器件失效。对一例由栅氧损伤引起器件闩锁效应的失效进行分析。通过微光显微镜(EMMI)技术和激光诱导阻值变化(OBIRCH)技术进行失效定位,在电路板级通信状态下进行闩锁效应复现及验证。最后通过分析损伤所在的电路功能和器件结构,阐述闩锁效应形成的机理。

关键词：栅氧损伤闩锁效应可控硅(SCR) 微光显微镜(EMMI)技术激光诱导阻值变化 ( OBIRCH) 技术

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IGBT闩锁效应与雪崩效应机理研究

IGBT闩锁效应与雪崩效应机理研究

作者：高天扬西安理工大学

学位级别：硕士

IGBT是性能优良、应用广泛的重要功率半导体器件,在实际生产应用中,往往会发生各种各样的失效,会对整个系统的运行以及生产成本带来巨大的损失,雪崩效应和闩锁效应是常见的失效原因。本文以1.2 KV的IGBT为例,研究分析了结构参数和外电... 详细信息

IGBT是性能优良、应用广泛的重要功率半导体器件,在实际生产应用中,往往会发生各种各样的失效,会对整个系统的运行以及生产成本带来巨大的损失,雪崩效应和闩锁效应是常见的失效原因。本文以1.2 KV的IGBT为例,研究分析了结构参数和外电路参数对闩锁效应和雪崩效应的影响规律,并且根据规律提出了抑制闩锁效应与抑制雪崩效应的具体措施,对提出的抑制措施加以验证,具体内容如下:1.模拟出IGBT静态闩锁效应这一现象,并且通过改变器件的结构参数,研究其对IGBT静态闩锁效应的影响规律,通过对比仿真结果,提出了三种抗静态闩锁效应的方法,分别是包含浅P+注入的结构、包含深P+注入的结构与包含N+发射极镇流电阻的IGBT。2.研究了少子寿命对IGBT的静态雪崩效应的影响规律,仿真结果表明,减少少数载流子的寿命,IGBT的闩锁电流和闩锁电压均增大,抗闩锁能力增强。这是因为降低了PNP晶体管的电流放大系数α,从而提高了闩锁电流和发生闩锁效应的临界电压。3.模拟出IGBT雪崩效应这一现象,通过改变器件的结构参数,研究其对静态雪崩效应NDR1分支的影响规律,模拟器件动态雪崩效应现象及发生动态雪崩效应下的温度变化,根据仿真结果,提出了一种抑制动态雪崩的措施即增加栅极电阻。结果表明,闩锁效应的发生是因为空穴电流在P-base区的电阻产生压降,导致寄生的NPN晶体管导通;三种抗闩锁结构的结构提出均可对IGBT的闩锁效应有一定的抑制作用;静态雪崩效应的发生是因为发生了雪崩倍增现象,当注入效率α越大时,NDR1分支的负微分电阻效应越强,闩锁效应发生的概率也越大;动态雪崩效应的发生因为基极开路的PNP晶体管关断,引起了电流丝的聚集效应;动态雪崩效应的高温主要集中在J结处;最后提出了可以通过增加栅极电阻,来降低负载电流,避免电流丝的聚集效应,可以避免动态雪崩效应的发生。

关键词： IGBT 闩锁效应雪崩效应失效机理