集成电路ESD方面的资料
三静电放电
对T-GB电路米说,其较小的尺寸会影响它的ESD保护电路的性能,而且GB级电路非常高的器件密度和引脚数量对静电放电防护造成一定的困难。随着引脚数量的增加,引脚之间的距离已减小到50—80微米,这使ESD保护器件的有效面积急剧下降。另外,由于芯片面积增人、电源线|丈度增加、电源线上的压降也增加,这使得芯片上保护电路以后的器什也可能会受到ESD损伤。由于现在集成电路芯片存在多引脚、长电源线及多电源母线等不利与ESD的问题。所以出丁对GB级电路的静电防护考辔,首先应设法改善保护电路的自身效率,其次戍提出“内部ESD保护电路”这一新概念,对与多电源线的器件.这一概念尤其重要。
很多ESD保护电路部用NMOS晶体管,这些NMOS品体管的寄生双极型晶体管被用作ESD脉冲放电途径或被用:耙触发横向的品闸管。在器件尺寸减小时.由于雪崩击穿电压随特征尺寸的减小而减小,且NMOS晶体管较短的沟道长度实际上提高了电流释放能力,因而增加了寄生双极型晶潍管的效率和SCR的效率,从而使得静电防护能力并未因器件尺寸减小而变差。
人部分使用雪崩器什的ESD保护电路在反向雪崩击穿以后漏屯流会明显增加.如在很小的ESD应力以后就可以引发数卣nA的漏电流。为防止此电流,在弧微米CMOSJ=艺中应避免在保护电路中使用雪崩器件。转而使用正偏二极管和分流NMOS晶体管。实验证明:横向的品闸管是一个只需很小面积就具有较好ESD保护性能的ESD保护器件。由于横向的品闸管需较高的触发电压,所以设计时要使其触发电压低于栅氧化层击穿电
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栅氧化层在直流电压和脉冲电压下的击穿电场强度有很人差别。一般二氧化硅直流临界击穿强度约为10MV/cm,但在脉冲条件F击穿强度要高得多。例如厚度为7nm的0.25urn品体管的栅氧化层脉冲击穿电压为14.15v左右。
另外,对rGB级电路,由r结深降低而使得ESD放电时的P.N结尖刺问题变得更为严重。在接触孔中使片jTiw势垒.以及使用新的接触填充技术和材料可以缓解这个问题。
当前,011chipESD保护主要致力于改进保护电路的设计。另外.还使用电路和电热模拟方法分忻ESD放电期间电路相互作片j。
四金属化的可靠性
砸微米器什时代,由]:1.作电压随器件尺寸减小而有所减小,导致小尺寸器件的漏
极电流增加不快。这对金属化迁移的解决是有利的。在金属化的可靠性研究l:作中,一个重要问题是解决抗迁移能力的增强与传导性能降低I'fiJ的矛盾。
住025um尺度f:,AI自.连线可以获得竹1y结拊,而且在理论上我"J可以越过增加金属层厚度朱使AI线的横截面为一定f直,冈I町人人缓解^I金属化系统的l也迁移现象。但庄现实中我们只能得刮近竹17}?,构.而且还有可能会山现品粒边界穿过Al互近线的现象.这将使器仆容易失效。兄一方n丑,任且迕线宽度减小时为操持横截面面积为‘定值而增加金属层厚度会造成人的高宜比。高览比越人.对金属闻介质(IMD)的填充l艺提出的要求越严格。IMD必颁能完全填充‘{.连线之间的卒问,不留住¨空洞.如粜存在空洞-则有可旋住后续的CMP平坦化时娶孬出来,r一层金属化时.金属进入空-:|可会引起短路。重连线高宽比{H人时,完全填充苴迕线问的空间。lF常幽难。这将成为增加高宽比的|:}l制【且
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