第8章 ESD防护器件关键参数的仿真.ppt

在器件两端加上上述波形之后，通过瞬态仿真可以得到电压响应，然后将电压和电流绘制成相关曲线。 这种方法的缺点是，电压过冲效应的存在会使得触发电压和维持电压与实际值存在不小的差异，如后一页中图所示。 */41 * 浙大微电子 */41 单脉冲TLP瞬态仿真结果与TLP实测结果的对比 * 浙大微电子 */41 * 因此单脉冲TLP波形瞬态仿真只适用于观察各个关键参量在不同情况下的变化趋势，而不能用于准确评估各个关键参量的数值。 浙大微电子 多脉冲TLP波形仿真 为解决DC仿真无法准确评估二次击穿电流的弊 端，以及单脉冲TLP瞬态仿真受电压过冲效应的影响 也无法准确评估各参量的弊端，现提出改进后的完全 模拟现实TLP测试过程的仿真方式。 首先验证其对触发电压和维持电压的仿真是否与 测试结果相吻合，其步骤如下： */41 * 浙大微电子 ①在待仿真器件两端加一系列具有递增幅值的电流脉冲，每个电流脉冲的上升沿时间为10ns，持续时间为100ns，如图所示。 */41 * 浙大微电子 */41 * 每个电流脉冲下分别通过瞬态仿真得到一系列的电压响应，如图所示。 浙大微电子 ②分别截取每个电流脉冲及其电压响应70%~90%部分的平均值，取得的每一对电压和电流平均值作为I-V曲线上的一点，取得的一系列点用平滑曲线相连，得到I-V曲线，将其与TLP测试结果以及直流仿真结果放在一起，如图所示。 */41 * 浙大微电子 从上图中可见，多脉冲TLP波形仿真方式对于触发电压和维持电压的仿真结果与直流仿真结果、TLP测试结果都很吻合，这表明多脉冲TLP波形仿真方式也能准确预测器件的触发电压和维持电压。 */41 * 浙大微电子 在此基础上，利用相同的方法，分别在器件两端施加0.04 A/μm、0.05 A/μm、0.06 A/μm、0.066 A/μm、0.068 A/μm、0.07 A/μm、0.08 A/μm的电流脉冲。以相同的方式得到7个点，与前面得到的12个点一起绘出整条I-V曲线（后一页图），将其与TLP测试结果对比，仿真结果在电流为0.066 A/μm时发生二次回滞，测试结果在0.068 A/μm时发生二次回滞，二者非常接近。此为二次击穿判定方法之一。 */41 * 浙大微电子 */41 多脉冲TLP波形仿真结果与TLP测试结果的比较 * 浙大微电子 * */* 浙大微电子 浙大微电子 浙大微电子 第8章  ESD防护器件关键参数的仿真 */41 * 本章内容 ESD仿真中的物理模型选择 热边界条件的设定 ESD器件仿真中收敛性问题解决方案 模型参数对关键性能参数仿真结果的影响 二次击穿电流的仿真 浙大微电子 */41 * 本章内容 ESD仿真中的物理模型选择 热边界条件的设定 ESD器件仿真中收敛性问题解决方案 模型参数对关键性能参数仿真结果的影响 二次击穿电流的仿真 浙大微电子 ESD现象牵涉的物理机制十分复杂，在一个具有回滞特性的ESD防护器件中（如：GGNMOS、SCR等），其工作过程包括雪崩击穿、维持、热击穿等。涉及大电场、高温等物理过程，同时考虑到器件本身部分区域的重掺杂特性，仿真中必须涉及到以下的物理模型： */41 * 浙大微电子 1. 费米统计模型 2. 禁带变窄效应模型及费米修正 3. 电离杂质散射导致的迁移率退化模型 4. 载流子间散射导致的迁移率退化模型 5. 高场饱和效应导致的迁移率退化模型 6. 雪崩击穿模型 8. 热力学模型（或流体力学模型） 9. AnalyticTEP模型 */41 * 浙大微电子 */41 * 本章内容 ESD仿真中的物理模型选择 热边界条件的设定 ESD器件仿真中收敛性问题解决方案 模型参数对关键性能参数仿真结果的影响 二次击穿电流的仿真 浙大微电子 在ESD防护器件的仿真中，由于涉及非等温仿真，必须定义热边界条件。器件的表面区域被认为是热绝缘区域，器件底部及其两侧认为是导热区域，环境温度默认为300K。器件表面可以通过设定热电极，将表面某些区域定义为导热区域。 */41 热电极的边界条件： * 浙大微电子 */41 * 本章内容 ESD仿真中的物理模型选择 热边界条件的设定 ESD器件仿真中收敛性问题解决方案 模型参数对关键性能参数仿真结果的影响 二次击穿电流的仿真 浙大