ESD与TCAD-Silvaco仿真(浙江大学).ppt

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1、ESD与 TCAD仿真 报告人：浙大微电子 崔强 Email: 共 163页 2 Welcome! 热烈欢迎各位参加本次讲座的学员。由于 本人水平有限，在座的各位如果有什么问 题，请立刻打断我。 共 163页 3 Welcome! 本次讲座分 3个小节，中途有两次休息， 欢迎大家和我探讨。 1. 单元 1： TCAD简介 2. 单元 2： ESD的 TCAD仿真简介 3. 单元 3： ESD的仿真评价体系 共 163页 4 单元 1 1.1： TCAD总体简介 1.2： Tsuprem4/Medici 1.3： Athena/Atlas 1.4： Dios/ Dessis （ ISE-TCAD

2、） 共 163页 5 1.1： TCAD总体简介 TCAD Technology Computer Aided Design Tsuprem/Medici（ Avanti，被 Synopsys收购） Athena/Atlas（ Silvaco公司） Dios/Dessis（ Ise公司，被 Synopsys 收购） 共 163页 6 1.2： Tsuprem4/Medici Tsuprem4/Medici是 Avanti公司的二维工艺、 器件仿真集成软件包。 Tsuprem4是对应的 工艺仿真软件， Medici是器件仿真软件。在 实践中，可以将 Tsuprem4的工艺仿真的结 果导入到 Me

3、dici中，从而进行较为精确的仿 真。 共 163页 7 1.2 .1： Tsuprem4 CAPABILITIES TSUPREM-4 simulates silicon IC process fabrication 1. Ion Implantation 2. Epitaxial growth 3. Diffusion 4. Oxidation of silicon and polysilicon 5. Etching and deposition 6. Silicidation of silicon and polysilicon 共 163页 8 SPECIFICATIONS 1.Tw

4、o-dimensional 2.Supports up to 40,000 nodes 3.Written in C 共 163页 9 COMMAND INPUT LANGUAGE The input language is made up of commands and corresponding parameters 1.There is only one command per line 2.The line can be up to 80 characters long. If it s longer, we can continue in the next line, but the

5、 last character in the previous line must be a “+” character. 共 163页 10 TYPES OF COMMANDS There are two types of commands 1. Declaration (used to set parameters) 2. Action (execution used to perform a process step) 共 163页 11 PARAMETERS There are three types of parameters 1. Numerical (e.g. temp=1000

6、) 2. Logical (e.g. clear) 3. Character (e.g. “NMOS3A”) 共 163页 12 FILES ASSOCIATED WITH RUNNING TSUPREM-4 SIMULATIONS 1. Input file (*.inp) 2. Output file (*.out appended automatically by program) 3. TSUPREM-4 structure file (*.str) 4. MEDICI/DAVINCI file (*.dev) 5. Universal (TIF) format file (*.tif

7、) 共 163页 13 CREATE A SIMULATION 1. Setting up the initial grid 2. Models and coefficients (method) 3. Process statements (deposition, expose, develop, etch, implant, diffusion, epitaxy) 4. Electrical calculations in TSUPREM-4 5. Extracting results (Non-electrical) from TSUPREM-4 共 163页 14 1.2 .2： Me

8、dici Features： Medici solves Poissons equation and the current continuity of electrons and holes in two dimensions These equations can be extended to include the heat equation and the energy-balance equations The following modes of analysis can be considered: DC, AC, Transient 共 163页 15 Doping and s

9、tructure information can either be input from a process simulator e.g. TSUPREM4 or generated within MEDICI A wide range of mobility and recombination/generation models available Output to parameter extraction programs such as Aurora possible 共 163页 16 Full post processing capabilities including plot

10、ting internal quantities, terminal characteristics Extract capability makes calculations with a wide range of parameters possible for pre and post processing solutions. A target parameter can be identified for optimization 共 163页 17 Advanced Application Modules 1. Lattice temperature AAM solves the

11、heat equation 2. Optical Device AAM enhanced radiation effects, ray tracing 3. Heterojunction device AAM conduction across a material boundary with discontinuous energy gap 共 163页 18 4.Programmable device AAM allows a charge boundary condition on a floating electrode 5.Circuit Analysis AAM allows de

12、vices to be treated as circuit elements in a SPICE type circuit 6.Anisotropic device AAM allows anisotropic material parameters useful in the treatment of SiC type applications 共 163页 19 MESH Initiates a mesh and must appear first when defining a structure. X.MESH Y.MESH ELIMINATE Used to specify ex

13、act locations of mesh lines produces a rectangular grid which can be reduced in density by using ELIMINATE to remove excess nodes away from area of interest CREATE A SIMULATION 共 163页 20 SPREAD BOUNDARY Older statements whose function is no longer so necessary. SPREAD allows the creation of a LOCOS

14、shaped structure on a rectangular mesh and BOUNDARY allows a set of coordinates to be input to define a regions topography. 共 163页 21 TSUPREM4 Used to transfer surface features and doping profiles from TSUPREM4 onto an existing MEDICI mesh STITCH New command to allow multiple TSUPREM4 files to be us

15、ed REGION Used to define regional properties where no material data already exists 共 163页 22 ELECTRODE Adds location of electrodes to structure RENAME Renames electrodes or regions PROFILE Allows addition of doping information either by creating simple profiles or inputting from a process simulator

16、REGRID Allows regridding of mesh based on some internalquantities 共 163页 23 Some Statements Regrid statement The regrid statement can be used to refine a grid for greater accuracy. 1. Specify quantity to be used e.g potential, electric field, min.carr 2. Refinement criterium e.g ratio=2 “Regrid dopi

17、ng log ratio=2 in.file=test.dop + smooth=1” 共 163页 24 RENAME ELECTRODES When electrodes are transferred from TSUPREM-4 to MEDICI, they will be numbered sequentially. It is often convenient to rename them with names easier to remember. “Rename electrode oldname=1 newname=source Rename electrode oldna

18、me=2 newname=drain” 共 163页 25 MODELS The physics is selected on the model statement. This is supported by a mobility statement and a material statement which allow default parameters for the mobility and other models to be altered within specified regions or materials. 共 163页 26 The models that can

19、be selected can broadly be divided into the following categories: 1. recombination and generation models 2. Mobility modeling 3. Models affecting relation between carrier density and electric field. i.e bandgap narrowing, Fermi-Dirac or Boltzmann statistics, quantum mechanical 4. Energy balance mode

20、ling 共 163页 27 Model Desciption SRH Shockley Read Hall CONSRH SRH + concentration dependant lifetimes AUGER Auger recombination R.TUNNEL SRH including tunnelling in presence of strong electric fileds IMPACT.I Classic Chynoweth expression II.TEMP Invokes a temperature based version of the impact ioni

21、zation model for use with the energy balance model RECOMBINATION AND GENERATION MODELS 共 163页 28 Model Low field Transverse field Para llel field Comments CCSMOB carrier-carrier scattering CONMO B concentration dependence from tables 300K ANALYTI C Analytic alternative to CONMOB with Temp dependence

22、 PHUMOB carrier-carrier scattering, different donor and accetor scattering, screening, useful for bipolars MOBILITY MODELS 共 163页 29 Model Low field Transverse field Parallel field Comments LSMMOS Treats surface scattering and bulk effects GMCMOB Modified LSMMOB to include screened and unscreened im

23、purity scattering MOBILITY MODELS 共 163页 30 Model Low field Transverse field Parallel field Comments SRFMOB Basic and enhanced model for surface scattering.Requires vertical grid spacing inversion layer SRFMOB2 UNIMOB Needs rectangular grid in inversion layer models surface scattering PRPMOB General

24、 model for degradation of mobility with transverse electric field MOBILITY MODELS 共 163页 31 Model Low field Transverse field Parallel field Comments TFLDMOB Univ Texas mobility model FLDMOB Carrier heating and velocity saturation effects HPMOB Accounts for both parallel and perpendicular field depen

25、dence MOBILITY MODELS 共 163页 32 Model Description FERMIDIR Fermi Dirac statistics instead of Boltzmann. INCOMPLE Incomplete ionization of impurities BGN Bandgap narrowing modeling especially important for bipolars QM.PHILI Accounts for quantum mechanical effects in MOSFET inversion layers using Van

26、Dorts bandgap widening model. OTHER MODELS 共 163页 33 BOUNDARY CONDITIONS The standard boundary conditions are that the normal component of the electric field and the current densities disappear at the boundaries (Neumann boundary conditions) except at the electrodes where fixed conditions can be asc

27、ribed (Dirichlet conditions). Variations in those conditions can be applied using the contact statement and the interface statement can be used to input discontinuities at material boundaries. 共 163页 34 Contact statement The default conditions are that Ohmic conditions applied and the electrostatic

28、potential equals the applied voltage. The carrier densities are then calculated from the space charge neutrality relation. “ Contact name=gate workfunction=4.35 Comment (defaul unit: eV) Contact name=base current” 共 163页 35 SOLUTION TECHNIQUE In order to obtain the solution we essentially have to de

29、cide on two things. 1. Select equations to be solved 2. Decide how to bias our structure Statements which fall into this group are symbolic, method, solve. 共 163页 36 Symbolic statement 1. Poissons equation 2. Electron current-continuity equation 3. Hole current continuity equation 4. Lattice tempera

30、ture (heat) equation 5. Electron energy-balance equation 6. Hole energy-balance equation 共 163页 37 共 163页 38 What to do when the folloing message appears on the screen? “ Error number 166 detected in line number xx. More than 4 solutions failed to converge. Execution terminated! ” 共 163页 39 The prim

31、ary causes of non convergence are: 1. Poor initial guess bias step too large 2. Lack of necessary physical models 3. Poor simulation grid 4. Depletion layer touching the electrode 共 163页 40 1.3： Athena/Atlas Tsuprem4/Medici是 Avanti公司的二维工艺、 器件仿真集成软件包。 Tsuprem4是对应的 工艺仿真软件， Medici是器件仿真软件。在 实践中，可以将 Tsup

32、rem4的工艺仿真的结 果导入到 Medici中，从而进行较为精确的仿 真。 共 163页 41 1.3.1： Athena 登录界面 共 163页 42 GUI 方式设定网格 共 163页 43 编程方式设定网格 共 163页 44 定义初始衬底 共 163页 45 栅极氧化 共 163页 46 共 163页 47 离子注入 共 163页 48 多晶硅栅的淀积 共 163页 49 共 163页 50 几何刻蚀 共 163页 51 共 163页 52 多晶硅氧化 “ method fermi compress” 共 163页 53 共 163页 54 #Polysilicon Doping i

33、mplant phosphor dose=3e13 energy=20 crystal 多晶硅掺杂 共 163页 55 共 163页 56 氧化层淀积和侧墙氧化隔离 共 163页 57 “#Source/Drain Implant implant arsenic dose=5e15 energy=50 crytal #Source/Drain Annealing method Fermi diffus time=1 temp=900 nitro press=1.00” 源 /漏极注入和退火 共 163页 58 共 163页 59 “#Open Contact Window etch oxide

34、 left p1.x=0.2” 氧化物的刻蚀和金属的淀积刻蚀 共 163页 60 共 163页 61 “#Aluminum Deposition deposit aluminum thick=0.03 divisions=2；” 共 163页 62 共 163页 63 “#Etch Aluminum etch aluminum right p1.x=0.18” 共 163页 64 共 163页 65 半个 NMOS结构的镜像 共 163页 66 电极的确定 和保存 ATHENA结构文件 共 163页 67 “electrode name=source x=0.1 electrode name=

35、drain x=1.1 electrode name=gate x=0.6” 共 163页 68 1.3.2： Atlas 共 163页 69 登录界面 共 163页 70 导入 Athena结构 共 163页 71 模型命令组 共 163页 72 Category栏中选择 Recombination选项 共 163页 73 数字求解方法命令组 共 163页 74 解决方案命令 共 163页 75 TONYPLOT绘出 IdVds特性曲线族 共 163页 76 1.4： Dios/ Dessis 工艺及器件仿真工具 ISE-TCAD（ TCAD： Technology Computer Aid

36、ed Design）是 瑞士 ISE ( Integrated Systems Engineering ) 公司开发的 DFM（ Design For Manufacturing）软件，是一种建立在 物理基础上的数值仿真工具，它既可以进 行工艺流程的仿真、器件的描述，也可以 进行器件仿真、电路性能仿真以及电缺陷 仿真等。 共 163页 77 1.4.1： Dios DIOS简介 DIOS输入文件是由一系列连续执行的命令 构成。 DIOS输入文件的后缀及扩展名为： “ _dio.cmd”。 DIOS的输入语言并不区分字 母的大小写。不过，文件名和电极触点名 是区分大小写的。 共 163页 78

37、一个典型的 DIOS文件一般以初始化的命令 开始，并且初始化命令不可以省略。例如： Title(.) Grid(.) Substrate(.) 共 163页 79 之后，可以根据需要选择性地添加仿真命 令语句，如： Mask(.) Implant(.) Diffusion(.) Deposit(.) Etching(.) 共 163页 80 在完成了这些仿真语句之后，可以用： 1D(.) Save(.) 命令对仿真结果进行保存。用“ End”命令 作为整个文件的结束。 共 163页 81 Title(.)” 命令 该命令总是出现在 DIOS输入文件的最开始的地方，用来对仿真进行 初始化。 例如

38、： Title(simple nmos example) 这条指令对仿真进行了初始化，并且把图形窗口命名为“ simple nmos example”。 Title(test, SiDiff=Off, NewDiff=1) 该命令同样也是对仿真进行初始化，并把图形窗口命名为“ test”，同 时， SiDiff=Off表示仅在除硅以外的层次扩散，比如氧化层和多晶硅， 以节约仿真时间。 NewDiff=1表示所有层次都定义网格和掺杂， 各种命令说明 共 163页 82 Grid(.)”命令 网格命令一般跟在“ Title”命令之后，它是用来定义器件结 构初始化网格的，同时也包括了器件的横向和纵向

39、范围。 在默认的情况下， DIOS在每一步仿真之后都会对网格进 行重新编制，这样可以解决在制做工艺中几何尺寸和掺杂 浓度改变而引起的问题。如果说没有明确指定网格调整参 数，那么 DIOS将会通过自己默认的调整标准对网格进行 调整。 例如： GRID (X (0.0, 0.4), Y (-10.0, 0.0), Nx=2) 在该命令中没有对网格的调整标准。它对器件横向范围从 0um到 0.4um，纵向范围从 -10.0um到 0um的网格进行了 初始化的指定。参数 Nx=2定义了所包含三角形为 2,即网格 X方向是由 2个三角形构成。 共 163页 83 “Substrate(.)”命令 定义硅

40、衬底的晶向和掺杂。 例如： Substrate(Element=B, Concentration=5.0e15, Orientation=100) 该命令定义了硅衬底的晶向是（ 100），掺杂浓度为 5.0*1015 atoms/cm3的硼。 共 163页 84 “Mask(.)”命令 在 DIOS中，这条命令是用来对仿真中所要用到的掩膜板 进行仿真，以及完成掩膜板形成图案的沉积。 例如： Mask (Material=Resist, Thickness=800nm, X (0.1, 0.3) 该命令定义了一块厚度为 800nm的光刻胶（ Resist表示 photoresist的意思，即光刻

41、胶），其覆盖的范围是横向位 置从 0.1um到 0.3um Mask (Material=Po, Element=P, Concentration=3e19, Thickness=180nm, XLeft=0.2, XRight=0.4) 该命令沉积了一层厚度为 180nm的掺入杂质磷的多晶硅层， 其范围为从 0.2um到 0.4um。 共 163页 85 “Implant(.)”命令 这条命令是用来对离子注入进行仿真的。其中的“ Function”参数允许 用户选择使用“分析注入”还是“ Monte Carlo注入”。如果用户选 择前一种，则注入参数来自于默认图表。如果需要使用其它注入参数，

42、 可以另外创建注入图表，并在仿真中使用。 例如： Implant(Element=BF2, Dose=5.0e12, Energy=25kev, Tilt=7 ) 该命令以倾斜角度为 7 ，能量为 25keV，注入剂量为 5.0*1012 atoms/cm2的 BF2离子。 Implant(Element=As,Dose=1.0e14,Energy=300kev,Tilt=0 ,Rotation =-90 ,Function=CrystalTrim) 该命令用 Monte Carlo方式仿真，用 CrystalTrim函数注入砷离子。 共 163页 86 “Diffusion(.)”命令 在

43、DIOS中，“ Diffusion”是用来对器件制做工艺中所有高温步骤进行仿真的命 令。包括：热退火、氧化、外延层的生长和硅化物的生长。 可以选择的扩散模型中既有简单的常量扩散模型，也有将杂质和点缺陷配对 等都包括的复杂完整模型。平衡态和瞬态聚集模型允许考虑杂质激活效应的 精确仿真。另外，还支持杂质和点缺陷等参数的自定义。 例如： Diffusion(Temperature=1050 , Time=10s) 该命令仿真了温度为 1050度，时间为 10秒的高温环境。 Diffusion(Temperature=1000 , Time=20min, Atmosphere=O2) 该命令仿真了干氧

44、氧化，温度为 1000度，时间为 20分钟，气体为 O2。 Diffusion(Atmosphere=Epitaxy, Time=1.0s, Temperature=1050 , GrowthRate=1000 nm /s, Element=Ge, Concentration=1.0e20） 该命令仿真了一个 SiGE外延层的生长 ,在生长外延的环境中，加入 Ge，浓度 为 1.0e20，就形成了 SiGe的外延层，时间为 1.0秒，温度为 1050度，生长速 率为 1000 nm/s。 共 163页 87 “Deposit(.)”命令 在 DIOS中，该命令是用来沉积物质层的。用于各向同性

45、或异性沉积、表面平整化、选择性沉积以及化学机械抛光。 例如： Deposit(Material=Po, Thickness=0.2um, Element=P, Conc=3.0e19) 该命令进行多晶硅层的沉积仿真，厚度为 0.2um，掺杂浓 度为 3.0*1019 atoms/cm3的磷原子。 Deposit (Material=OX, DType=Fill， YFill=2.0um ) 该命令用以仿真化学机械抛光。“ Fill”表示平整化， YFill=2.0um表示机械抛光的纵向距离。 共 163页 88 “Ecthing(.)”命令 该命令用来仿真刻蚀。该命令包含多个选 项，可以在仿真

46、中灵活的定义刻蚀形状。 例如： Etching (Material=Ox, Time=5.0min, Rate(Iso=100nm/min) 该命令仿真了一个刻蚀时间为 5 分钟，刻蚀 速率为 100 nm/min的各向同性的氧化物的 刻蚀。 共 163页 89 “1D(.)”命令 这是一个保存命令，进行过仿真的器件，任何 X- Y分布的 DIOS变量都可以通过该命令来保存。 例如： 1D (File=Channel, XSection(0.0), Species (BTotal, PTotal), Fac= -1.0, Append=Off) 这是对在 X= 0.0处的，硼和磷的总浓度作为深

47、度 的函数进行保存。 Fac= -1.0为坐标比例缩小因子 共 163页 90 “Save(.)”命令 这条命令用来保存器件的最终结构，并且文件可 以载入重新进行仿真。在“ Save”命令执行之后， 文件可以由 DESSIS载入进行器件仿真。 例如： Save(File=tst) 把器件保存为文件“ tst.dmp.gz”。 Save（ File=nmos, Type=MDRAW） 保存为 MDRAW格式，提供 DESSIS作为器件仿真 文件 共 163页 91 Dessis ISE-TCAD的仿真结构流程 共 163页 92 File * 输入文件： Grid = nmos_mdr.grd

48、Doping = nmos_mdr.dat * 输出文件 Plot = n3_des.dat Current = n3_des.plt Output = n3_des.log 共 163页 93 1. “File”部分主要定义器件结构的输入文件和输出文件的名 称； 2. “ * ”引导注释行； 3. “ Grid”和“ Doping”语句分别指定器件结构的网格文件 和掺杂文件； 4. “ Plot”语句定义仿真时计算的变量，扩展名为 “ _des.dat”； 5. “ Current”语句定义最后输出的电学数据（比如电流、 电压、电极上电荷），扩展名为“ _des.plt”； 6. “ Out

49、put”语句定义输出日志文件，记录 DESSIS运行情 况，扩展名为“ _des.log”。 共 163页 94 Electrode Name=source Voltage=0.0 Name=drain Voltage=0.1 Name=gate Voltage=0.0 Barrier=-0.55 Name=substrate Voltage=0.0 共 163页 95 1. “Electrode”部分定义器件的电极相关信息。 2. 值得注意的是，在多晶硅“ gate”上，接触定义 必须是欧姆接触。 3. “ Name=” 语句定义每个电极，这个电极名 称必须和 grid文件定义一致； 4.

50、“ Voltage=0.0”语句定义电极的电压初始值； 5. “ Barrier=-0.55”语句定义金属半导体功函数 差，这样多晶硅电极才能把它当成金属。 共 163页 96 Physics Mobility (DopingDep HighFieldSat Enormal) EffectiveIntrinsicDensity (BandGapNarrowing (OldSlotboom) 共 163页 97 1. “Physics”部分定义器件仿真过程中使用的物理 模型。 2. “ Mobility (DopingDep HighFieldSat Enormal)” 语句定义三个模型：掺杂依

51、赖（ doping dependence）模型、高电场饱和模型、横向电 场依赖（ transverse field dependence）模型； 3. “ EffectiveIntrinsicDensity (BandGapNarrowing (OldSlotboom)”语句定义 硅能隙窄化模型，它决定载流子的浓度。 共 163页 98 Plot eDensity hDensity eCurrent hCurrent Potential SpaceCharge ElectricField eMobility hMobility eVelocity hVelocity Doping DonorC

52、oncentration AcceptorConcentration 1. Plot”部分定义所有的计算变量， DESSIS要仿真 的变量都将被存入 plot文件。 共 163页 99 Math Extrapolate RelErrControl 1. “Math”部分定义 DESSIS仿真时算法的设置，包 括仿真器类型、仿真误差标准的设置。 2. “ Extrapolate”语句定义仿真时采用外推法定义 迭代下一步的数值； 3. “ RelErrControl”语句定义迭代反复计算时加入 误差控制。 共 163页 100 Solve #初始解决方案： Poisson Coupled Pois

53、son Electron Quasistationary ( MaxStep=0.05 Goal Name=gate Voltage=2 ) Coupled Poisson Electron 共 163页 101 1. “Solve”部分定义一系列的仿真，包括仿真 所需要的一些参数。 2. “ Poisson”语句定义初始化采用非线性泊 松方程； 3. “ Coupled Poisson Electron ”语句定义 在初始偏置下电子的连续性方程； 4. 这条语句定义仿真的一些设定，包括最大 步长 0.05，栅压仿真到 2V，采用泊松方程 仿真。 共 163页 102 MOS的输出特性 共 1

54、63页 103 互动时间 Any Question? 共 163页 104 休息时间 共 163页 105 单元 2 本单元讲述了几个用 Tsuprem4/Medici仿真 ESD的几个例子： 共 163页 106 单元 2 2.1：直流仿真 2.2：混合电路仿真 2.3：温度仿真 2.4：极值功率密度 2.5：功率分布仿真 共 163页 107 2.1：直流仿真 直流仿真 ggNMOS结构图 共 163页 108 直流仿真 ggNMOS的 I-V图 共 163页 109 直流仿真 ggNMOS结构图 共 163页 110 直流仿真 SCR的 I-V图 共 163页 111 2.2：混合电路仿

55、真 HBM放电模式的等效电路图 共 163页 112 混合电路仿真的器件 共 163页 113 5kV的 ESD情况下的 I-t， V-t图。 共 163页 114 5kV的 ESD情况下的 I-t， V-t放大图。 共 163页 115 2.3：温度仿真 温度仿真的器件 共 163页 116 2.5E-3A/um电流下温度分布 共 163页 117 2.4：极值功率密度 5kV的 ESD情况下放电等效电原理图 共 163页 118 极值功率密度仿真的 ESD防护器件图 共 163页 119 Tsuprem4对该器件的仿真图 共 163页 120 5kV的 ESD情况下器件的 I-t图 共 1

56、63页 121 5kV的 ESD情况下器件的 V-t图 共 163页 122 5kV的 ESD情况下器件的 Pmax-t图 共 163页 123 2.5：功率分布仿真 功率分布仿真的器件 1 共 163页 124 器件 1的功率分布仿真图 共 163页 125 器件 2功率分布的 ESD等效电路图 共 163页 126 功率分布仿真的器件 2 共 163页 127 器件 2极值功率密度的时域图 共 163页 128 器件 2在 Pmax1时刻的功率分布图 共 163页 129 器件 2在 Pmax2时刻的功率分布图 共 163页 130 互动时间 Any Question? 共 163页 13

57、1 休息时间 共 163页 132 单元 3 本节将讲述一种用瞬态仿真的手段来评估 ESD防护器件的方法论。 共 163页 133 3.1：传统的评价方法 3.2：瞬态评估的原理 3.3： Effectiveness 3.4： Speed 3.5： Robustness 3.6： Transparency 3.7： Overall 3.8：瞬态评估各模式下的 Vt1 共 163页 134 3.1：传统的评价方法 传统的 TLP实测 Vt1和 It2 共 163页 135 3.2：瞬态评估的原理 传统的 TCAD仿真比较困难，总会遇到收敛 性问题，这是由于 I-V曲线的斜率在触发点 附近改变比较

58、迅速。在实际的仿真实践中， 不收敛是常态，收敛是偶然。并且由于没 有考率不同模式，不同 ESD电压值下放电 情况下器件触发状况。 共 163页 136 3.2：瞬态评估的原理 针对现有的仿真困境，笔者提出了通过瞬 态仿真评估 ESD防护器件的性能的方法论， 下文以常被人忽视的 CDM放电模式为例介 绍这个仿真评价方法论。 共 163页 137 用来评价 ESD防护器件性能的 CDM放电模型 共 163页 138 有待评估性能的 ESD防护器件 共 163页 139 该 ESD防护器件的 Tsuprem4仿真结构图 共 163页 140 3.3： Effectiveness 该 ESD防护器件的

59、 I-t图 共 163页 141 3.4： Speed 该 ESD防护器件的 V-t图 共 163页 142 3.5： Robustness 该 ESD防护器件的 Pmax-t图 共 163页 143 该 ESD防护器件的热源 共 163页 144 热源放大图 共 163页 145 注入功率和极值温度的经验模型 共 163页 146 二次热电击穿的经验判决公式 共 163页 147 1. SCR防护器件的正向电流达到最大时刻的功率分布图 T1 2. SCR防护器件的负向电流达到最大时刻的功率分布图 T2 3. SCR防护器件正向电压达到峰值时 T3， SCR器件内部的 极值功率密度达到最大值时

60、 T5时的功率分布图（ T3 T5） 4. SCR防护器件负向电压达到最大值时候的功率分布图 T4 5. SCR器件内部的极值功率密度达到次最大值时的功率分 布图 T6 6. SCR器件内部的极值功率密度达到第三个峰值时的功率 分布图 T7 共 163页 148 T1时刻的功率分布 共 163页 149 T2时刻的功率分布 共 163页 150 T3和 T5时刻的功率分布 共 163页 151 T4时刻的功率分布 共 163页 152 T6时刻的功率分布 共 163页 153 T7时刻的功率分布 共 163页 154 3.6： Transparency DC透明性评估 共 163页 155 100K频率信号下的透明性评估 共 163页 156 3.7： Overall 动态 I(t)-V(t)的评价图 共 163页 157 3.8：瞬态评估各模式下的 Vt1 瞬态评估 Vt1的等效电原理图 共 163页 158 5V应力， 1.81E-09S内的 I(t)-V(t)图 共 163页 159 5V应力， 25ns内 I-t图 共 163页 160 5V应力， 25ns内 V-t图 共 163页 161 5V应力， 25ns内 I(t)-V(t)图 共 163页 162 Thanks! 共 163页 163