射频集成电路中静电放电（ESD）保护器件的研究_微电子.doc

摘要:随着半导体制造工艺特征尺寸越来越小，静电放电（Electrostatic Discharge，ESD）已经成为影响集成电路（ICs）可靠性最为重要的问题之一．尤其对射频ICs，因ESD的防护会引入的寄生效应，易导致电路性能恶化甚至失效，其ESD的防护设计面临着更大的挑战．近年来，射频ICs的ESD保护设计已经成为ESD领域的热点．

　　　本论文首先简述了ESD产生的原因和危害性．接着讨论并分析了常用的三种ESD模型的特点、ESD常用的测试模型，并总结了ESD失效的判断方法．然后深入分析了射频ICs的ESD设计窗口，结合常用防护器件（如二极管，MOS（Metal-Oxide-Semiconductor）晶体管和可控硅整流器（Silicon Controlled Rectifier，SCR）等）探讨了ESD防护的物理机制进行探讨研究，分析不同ESD防护器件的工作特点．最后利用TCAD工具Sentaurus软件对射频ICs常用的双向可控硅整流器件(Dual-directional SCR, DDSCR)和二极管辅助触发可控硅整流器件（Diode-triggering SCR， DDSCR）进行了仿真与分析．并在DDSCR器件的结构基础上提出了一种结构优化的器件，提高维持电压，降低触发电压，有效改善了SCR器件的ESD防护能力．

关键词：静电放电；射频集成电路；TCAD仿真；ESD窗口；可控硅

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1 研究背景-1

1.2国内外RFIC的ESD发展状态-2

1.3研究内容-2

第2章 静电放电模型和测试方法-5

2.1 静电放电模型-5

2.2 静电放电测试方法-10

2.3传输线脉冲发生器(TLP)测试-13

2.4静电放电失效判断-14

第3章 RFIC的ESD防护器件的物理机制和器件设计-15

3.1 ESD失效机制和设计窗口-15

3.2常用ESD保护器件-16

3.2.1电阻-17

3.2.2 二极管-18

3.2.3 MOS晶体管-19

3.2.4可控硅整流器件（SCR）-20

第4章 器件的仿真与测试-25

4.1 TCAD软件工具——SenTaurus介绍-25

4.2器件的仿真与分析-26

4.2.1器件的仿真-26

4.2.2 DDSCR的仿真结果分析-28

4.2.3DTSCR器件的仿结果分析-31

第5章 结论和展望-33

5.1结论-33

5.2不足之处及未来展望-33

参考文献-35

致   谢-37