《集成电路版图设计（活页式）》课件汇总 杨莉 6、闩锁效应 ---19、Layout XL进阶讲解及实操、图层自定义实操 .pptx

CMOS闩锁效应简述01CMOS闩锁效应预防措施02CMOS闩锁效应相关研究03目录

PARTONECMOS闩锁效应简述1

CMOS闩锁效应简述闩锁效应是指CMOS集成电路中所固有的寄生NPN和寄生PNP组成的电路在一定的条件下被触发而形成低阻通路，从而产生大电流，并且由于正反馈电路的存在而形成闩锁，导致CMOS集成电路无法正常工作，甚至烧毁芯片。

CMOS闩锁效应简述根据闩锁的路径特点，可以把闩锁效应分成三种：第一种是当闩锁的路径是从地到电源时，称之为“主”闩锁。第二种是当闩锁的路径是从输入节点到地或者电源时，称之为“输入”闩锁；第三种是当闩锁的路径是从输出节点到地或者电源时，称之为“输出”闩锁；“输出”闩锁或者“输入”闩锁发生后不一定能触发“主”闩锁。(a)VDDPNPNPNGND(c)RnRpVDDPNPNPNGNDRnRpRnVDDPNPNPNGNDRp(b)输入输入输出输出

CMOS闩锁效应简述RpRnVDDOUTPNPNPNGNDINGNDVDDOUTNWP-subp+n+n+n+p+p+RnRp(CMOS与其寄生的BJT截面图)(寄生BJT形成的SCR电路模型)OUTIpInchannelchannelIn流过Rn引起压降In*RnRn压降导致PNP发射结正偏PNP导通Ip流过Rp引起压降Ip*RpRp压降导致NPN发射结正偏NPN导通在正常情况下，寄生的双极型晶体管组成的电路都是截止的，也就是高阻阻塞态，在高阻阻塞态下，这些电路具有很高的阻抗，漏电流非常小。

PARTTWOCMOS闩锁效应预防措施2

CMS闩锁效应预防措施AAGTM1SNSP保护环的作用：（1）隔离（敏感器件与其他衬底噪声）；（2）减小衬底产生电荷；（3）防止Latchup。保护环的类别：（1）多数载流子保护环;（2）少数载流子保护环。画版图要求的双层保护环，指的是器件的衬底偏置环和与之相反的隔离环。NMOS的DoubleRing，第一层Ring是器件的Bulk(衬底P+)围一圈，第二层Ring是N阱围一圈N+接触的少子保护环；对于PMOS的DoubleRing，第一层Ring是器件的Bulk(N阱电位N+）围一圈，第二层Ring是衬底P+围一圈隔离环。VDD↓GND↓NW

CMS闩锁效应预防措施使nmos尽量靠近GND，pmos尽量靠近VDD,保持足够的距离在pmos和nmos之间以降低引发SCR的可能，使环路增益小于1；Substratecontact和wellcontact应尽量靠近source,以降低Rwell和Rsub的阻值；ESD尽量远离cell，尤其是corecell（ESD与corecell的距离会产生latchup）；产生clk地方要加强防护，开关频率快的地方如PLL；（频率越快，噪音越大，频率快对衬底不停放电）。

PARTTHREECMOS闩锁效应相关研究3

CMOS闩锁效应相关研究序号时间描述物理机理11967年研究人员展示了关于“瞬态辐射能导致CMOS闩锁效应”的研究成果，证明太空辐射环境能导致CMOS闩锁效应。辐射能在衬底产生电子空穴对导致CMOS闩锁效应。21976年研究人员证明掺金可以改善CMOS闩锁效应掺金可以提供复合中心，降低寄生双极型晶体管的放大系数。31978年研究人员证明用重掺杂外延埋层工艺可以改善CMOS闩锁效应重掺杂外延埋层工艺降低衬底等效电阻。41979年研究人员证明利用中子辐射可以控制CMOS闩锁效应，研究表明核辐射可以改变寄生双极型晶体管的放大系数[10]。降低寄生双极型晶体管的放大系数。51980年研究人员发表了关于“CMOS工艺集成电路闩锁效应的物理学理论和建模”的论文，在闩锁效应理论方面取得了重大进展。该论文提供了CMOS闩锁效应的分析模型和表征方法。建立CMOS工艺集成电路闩锁效应的物理学理论和建模。61982年研究人员证明双阱CMOS在抑制闩锁效应方面的优势。双阱CMOS可以分别调节NW和PW的掺杂浓度降低它们的等效电阻。71982年研究人员证明深沟槽隔离技术（DTI）抑制CMOS闩锁效应的优势。降低寄生双极型晶体管的放大系数。81983年Troutman证明保护环可以改善CMOS闩锁效应。收集少数载流子，降低寄生双极型晶体管的放大系数。91984年Troutman将倒阱工艺技术集成到IBM0.8umCMOSDRAM和逻辑工艺技术中，是首次将倒阱工艺技术集成到商业的CMOS工艺技术。倒阱工艺技术降低寄生双极型晶体管的放大系数和降低衬底等效电阻。

THANKSFORYOURWATCHINGIC人才培养|产教融合服务|产业设计服务

与非门简介01如何新建一个schematic02与非门电路图