[發(fā)明專利]VF-TLP測試下SCR器件模型切換開關(guān)控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211332691.6
• 申請日: 2022-10-28
• 公開（公告）號: CN116520040A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉繼芝;王德康;劉志偉
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R31/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種VF?TLP測試下SCR器件模型的切換開關(guān)控制方法。采用所述SCR器件模型的切換開關(guān)控制方法可以使SCR器件模型在不同的VF?TLP快速傳輸線脈沖電壓下能夠檢測出SCR器件的電壓過沖點的時間和數(shù)值，使模型能夠準(zhǔn)確模擬出SCR器件過沖特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子仿真技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種超快速傳輸線脈沖(Very-FastTransmission?Line?Pulse,VF-TLP)測試下可控硅整流器(Silicon?ControlledRectifier，SCR)器件模型的切換開關(guān)控制方法。

背景技術(shù)

靜電放電(Electro-Static?Discharge，ESD)是指，有限的電荷在兩個不同電勢的物體之間發(fā)生轉(zhuǎn)移。

目前工業(yè)界關(guān)注的芯片ESD損傷主要有兩種放電機(jī)制：人體放電模式(Human?BodyModel，HBM)和器件充電模式(Charged?Device?Model，CDM)。相比于HBM放電，CDM泄放路徑上的電阻要小得多，因而放電時間極短，峰值電流極大，更容易損壞柵氧化層而使芯片失效。在ESD測試中，可以通過VF-TLP測試評估器件的CDM防護(hù)能力，可以得到過沖電壓和開啟時間。過沖電壓過大會導(dǎo)致需保護(hù)的內(nèi)部器件發(fā)生柵氧擊穿，開啟時間過長會導(dǎo)致需保護(hù)的內(nèi)部電路比ESD保護(hù)網(wǎng)絡(luò)更早開啟，這些問題都會導(dǎo)致ESD保護(hù)網(wǎng)絡(luò)失效，因此需要一個模型評估ESD保護(hù)器件在VF-TLP脈沖下的性能。

圖1是SCR器件結(jié)構(gòu)示意圖。該SCR器件的P型硅襯底100上形成一個N型阱區(qū)110和一個P型阱區(qū)120，且兩個阱區(qū)相鄰。N型阱區(qū)110內(nèi)設(shè)有一個N型重?fù)诫s區(qū)111和一個P型重?fù)诫s區(qū)112，P型阱區(qū)120內(nèi)設(shè)有一個N型重?fù)诫s區(qū)121和一個P型重?fù)诫s區(qū)122。其中N阱中P型重?fù)诫s區(qū)112、N阱110、P阱120和P型重?fù)诫s區(qū)122構(gòu)成PNP三極管Q1，P阱中N型重?fù)诫s區(qū)121、P阱120、N阱110、N阱中N型重?fù)诫s區(qū)111構(gòu)成NPN三極管Q2，N阱區(qū)110電阻為R_NW，P阱區(qū)120電阻為R_PW，R_T01為PNP三極管Q1發(fā)射極的串聯(lián)寄生電阻，R_T02為NPN三極管Q2發(fā)射極的串聯(lián)寄生電阻。

SCR器件中包含兩條電流路徑，見圖1中的曲線101和曲線102。當(dāng)SCR器件的陽極加上正電壓，陰極接地，一旦陽極電壓大于N阱110/P阱120構(gòu)成的PN結(jié)的擊穿電壓，載流子從陽極流入器件，流經(jīng)N阱中N型重?fù)诫s區(qū)111，N阱110，P阱120和P阱中P型重?fù)诫s區(qū)122，最后從陰極端流出，如曲線101所示；當(dāng)曲線101所示的電流足夠大，SCR器件開啟，電流路徑如曲線102所示。載流子從陽極端流入，經(jīng)過N阱中P型重?fù)诫s區(qū)112，N阱110，P阱120，P阱中N型重?fù)诫s區(qū)121后從陰極流出。在大電流下，曲線102是SCR器件的主要路徑，在器件的有源區(qū)發(fā)生電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，載流子濃度遠(yuǎn)大于阱摻雜濃度。

圖2是SCR器件在VF-TLP測試的瞬態(tài)電壓V-時間t的關(guān)系曲線。在陽極電壓達(dá)到過沖點(V₁，t₁)之前，SCR器件的N阱110與P阱120構(gòu)成的阱PN結(jié)發(fā)生擊穿，但載流子濃度小于N阱110和P阱120的摻雜濃度，電流路徑上的電阻較大且保持不變；當(dāng)陽極電壓到達(dá)過沖點之后，載流子濃度開始大于N阱110和P阱120的摻雜濃度，電流路徑上的電阻逐漸減小，器件兩端電壓逐漸減小，器件開始電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)；當(dāng)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)完成時，SCR器件完全開啟，并保持兩端的電壓穩(wěn)定。

在VF-TLP條件下，瞬態(tài)大電壓(過沖點電壓)比器件的擊穿電壓大，可能造成被保護(hù)器件的損傷。因此，通過建立能夠精確模擬VF-TLP脈沖下SCR器件的過沖電壓的方法是是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。本發(fā)明專利發(fā)明了一種能檢測出SCR器件的模型在不同脈沖電壓的VF-TLP測試條件下器件所對應(yīng)的過沖點的時間和電壓參數(shù)的模型控制方法。

發(fā)明內(nèi)容