版圖和工藝的考慮
發(fā)布時(shí)間:2012/4/22 17:09:00 訪問(wèn)次數(shù):1596
ESD保護(hù)電路對(duì)幾何尺寸設(shè)計(jì)是非常敏感的,版圖設(shè)計(jì)ACT364非常重要。許多ESD保護(hù)設(shè)計(jì)雖然經(jīng)過(guò)模擬有良好的ESD能力,但由于版圖設(shè)計(jì)不均勻而導(dǎo)致失效。反之,考慮周到的ESD版圖能夠大大改進(jìn)ESD性能。
圖2. 42給出了一個(gè)優(yōu)化的多指型ggNMOS結(jié)構(gòu),它可以得到良好的ESD性能。圖中2. 42(a)的結(jié)構(gòu)保證了單一方向的電流,避免了在圖中(b)存在的電流集中效應(yīng)。對(duì)于電流通路的仔細(xì)設(shè)計(jì)是非常重要的,以避免擁擠而誘發(fā)的早期失效(圖2.42(b))。所有器件的角都應(yīng)該是光滑(圓)的,以避免局部的熱效應(yīng)。通常在電阻中采用較大的擴(kuò)散頭,以預(yù)防電阻過(guò)熱。一些新穎的ESD結(jié)構(gòu)可以允許Pad定向(Pad-oriented)版圖(環(huán)繞著PAD)這樣就節(jié)省了面積。如果允許的話,應(yīng)采用盡可能多的接觸孔和通孔。ESD金屬條通常應(yīng)大于20tlm或盡可能寬。但較 寬的ESD金屬誘導(dǎo)RC寄生效應(yīng),對(duì)高速、高密度設(shè)計(jì)帶來(lái)不良影響。對(duì)于全芯片設(shè)計(jì)優(yōu)化來(lái)說(shuō),電一熱ESD模擬可以用來(lái)選擇恰好合適的ESD金屬條寬。從這一點(diǎn)來(lái)講,希望包含金屬互連的混合模式ESD模擬器。在NMOS ESD結(jié)構(gòu)中,采用大的漏接觸孔到柵的距離(即drain-contact-to-gate-spacing,DCSG選取大于5肛m,以避免壓艙電阻效應(yīng)),同時(shí)采用較小的源接觸一柵的距離( SCGS),以優(yōu)化ESD性能。這些規(guī)則通常適合于0. 25FLm以上的工藝。但研究表明,最小SCGS規(guī)則對(duì)于小于0. 25微米技術(shù)來(lái)說(shuō),會(huì)導(dǎo)致潛在的ESD失效,這是因?yàn)樵诼┙Y(jié)處產(chǎn)生的熱擴(kuò)散到源接觸區(qū)域,并引起源接觸和金屬的失效。從這一點(diǎn)上講,光誘發(fā)過(guò)熱是另外一個(gè)貢獻(xiàn)因素,在未來(lái)的納米級(jí)ESD保護(hù)設(shè)計(jì)中將成為一個(gè)主要因素。
IC工藝進(jìn)步對(duì)ESD性能可以帶來(lái)正面的影響,也可以帶來(lái)負(fù)面的影響。從負(fù)的一方面來(lái)講,新技術(shù)如LDD、硅化物工藝都使ESD性能?chē)?yán)重退化。所以需要增加額外的ESD工藝。例如,為了達(dá)一目的,普遍增加ESD注入和硅化物阻塞(Sal-icide-blocking)步驟,這樣就增大了工藝開(kāi)發(fā)的費(fèi)用。從這一角度來(lái)講,進(jìn)行ESD工藝模擬并考慮早期的工藝開(kāi)發(fā)是非常有意義的。從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的角度來(lái)講,在ESD性能和器件性能之間折中將有較大的收益。從另外一方面來(lái)講,銅互連技術(shù)在金屬互連線方面將放寬對(duì)ESD的要求。在銅互連工藝中,可以使用窄ESD金屬線,這樣就減少了ESD-金屬誘導(dǎo)的寄生效應(yīng),這對(duì)于管腳密度較大的芯片設(shè)計(jì)來(lái)講尤其重要。另外一些技術(shù),如SOI和SiGe,在ESD保護(hù)設(shè)計(jì)方面仍然需要更多的研究。
ESD保護(hù)電路對(duì)幾何尺寸設(shè)計(jì)是非常敏感的,版圖設(shè)計(jì)ACT364非常重要。許多ESD保護(hù)設(shè)計(jì)雖然經(jīng)過(guò)模擬有良好的ESD能力,但由于版圖設(shè)計(jì)不均勻而導(dǎo)致失效。反之,考慮周到的ESD版圖能夠大大改進(jìn)ESD性能。
圖2. 42給出了一個(gè)優(yōu)化的多指型ggNMOS結(jié)構(gòu),它可以得到良好的ESD性能。圖中2. 42(a)的結(jié)構(gòu)保證了單一方向的電流,避免了在圖中(b)存在的電流集中效應(yīng)。對(duì)于電流通路的仔細(xì)設(shè)計(jì)是非常重要的,以避免擁擠而誘發(fā)的早期失效(圖2.42(b))。所有器件的角都應(yīng)該是光滑(圓)的,以避免局部的熱效應(yīng)。通常在電阻中采用較大的擴(kuò)散頭,以預(yù)防電阻過(guò)熱。一些新穎的ESD結(jié)構(gòu)可以允許Pad定向(Pad-oriented)版圖(環(huán)繞著PAD)這樣就節(jié)省了面積。如果允許的話,應(yīng)采用盡可能多的接觸孔和通孔。ESD金屬條通常應(yīng)大于20tlm或盡可能寬。但較 寬的ESD金屬誘導(dǎo)RC寄生效應(yīng),對(duì)高速、高密度設(shè)計(jì)帶來(lái)不良影響。對(duì)于全芯片設(shè)計(jì)優(yōu)化來(lái)說(shuō),電一熱ESD模擬可以用來(lái)選擇恰好合適的ESD金屬條寬。從這一點(diǎn)來(lái)講,希望包含金屬互連的混合模式ESD模擬器。在NMOS ESD結(jié)構(gòu)中,采用大的漏接觸孔到柵的距離(即drain-contact-to-gate-spacing,DCSG選取大于5肛m,以避免壓艙電阻效應(yīng)),同時(shí)采用較小的源接觸一柵的距離( SCGS),以優(yōu)化ESD性能。這些規(guī)則通常適合于0. 25FLm以上的工藝。但研究表明,最小SCGS規(guī)則對(duì)于小于0. 25微米技術(shù)來(lái)說(shuō),會(huì)導(dǎo)致潛在的ESD失效,這是因?yàn)樵诼┙Y(jié)處產(chǎn)生的熱擴(kuò)散到源接觸區(qū)域,并引起源接觸和金屬的失效。從這一點(diǎn)上講,光誘發(fā)過(guò)熱是另外一個(gè)貢獻(xiàn)因素,在未來(lái)的納米級(jí)ESD保護(hù)設(shè)計(jì)中將成為一個(gè)主要因素。
IC工藝進(jìn)步對(duì)ESD性能可以帶來(lái)正面的影響,也可以帶來(lái)負(fù)面的影響。從負(fù)的一方面來(lái)講,新技術(shù)如LDD、硅化物工藝都使ESD性能?chē)?yán)重退化。所以需要增加額外的ESD工藝。例如,為了達(dá)一目的,普遍增加ESD注入和硅化物阻塞(Sal-icide-blocking)步驟,這樣就增大了工藝開(kāi)發(fā)的費(fèi)用。從這一角度來(lái)講,進(jìn)行ESD工藝模擬并考慮早期的工藝開(kāi)發(fā)是非常有意義的。從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的角度來(lái)講,在ESD性能和器件性能之間折中將有較大的收益。從另外一方面來(lái)講,銅互連技術(shù)在金屬互連線方面將放寬對(duì)ESD的要求。在銅互連工藝中,可以使用窄ESD金屬線,這樣就減少了ESD-金屬誘導(dǎo)的寄生效應(yīng),這對(duì)于管腳密度較大的芯片設(shè)計(jì)來(lái)講尤其重要。另外一些技術(shù),如SOI和SiGe,在ESD保護(hù)設(shè)計(jì)方面仍然需要更多的研究。
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