ESD设计时，是否能通过工艺提供的Spice模型里的Diode估计电流？

jason.zou

问题描述如下：当采用二极管做ESD的泄放，因为利用了Clamping,所以很多场合是Diode的正偏状态。根据ESD进行估算，2000V是1.3A，那Diode的过电流能力最少要达到1.3A以上。
附件是TSMC的0.35 Mixsigal的二极管模型和SMIC的0.13um的二极管模型。
还有对应的直流扫描结果。
我将二极管设置成正偏，负极接地，正极接DC源，扫描电压。
二极管的尺寸是60umX3um，典型的断开保护用二极管一条的尺寸。
仿真的电流很奇怪，在正偏条件下正向电压都达到，以T35为例，5V的时候，电流也就2mA不到。常规的PAD尺寸60umX60um，这个面积全放二极管不到60mA，距离1.3A的差距是数量级差异。同理看它的反向击穿，击穿电压基本是对的在8V左右，但这电流依然是问题严重，达到-10V时，才0.5mA。换算一下，就算一个PAD的尺寸全放二极管，依然远远不能满足这个PAD到电源的保护。

TSMC 0.35

同类似的问题针对SMIC的0.13也是。
我的问题是，是否说SPICE的二极管模型针对电压建模是准确的，但是电流模型是不准的？
亦或是更可怕的问题，电流是准的，我不能用二极管做ESD保护？

SMIC 0.13

model.rar (1.28 KB, 下载次数: 26 )

2018-3-25 20:28 上传

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powerboy711

ESD泄放是瞬态，所以不用直流仿真。

jason.zou

回复 2# powerboy711

但是我用瞬态来看，结果也是一样的。即我加了一个脉冲电压去冲击这个二极管，电压/电流与我看到的直流是一致的。

powerboy711

回复 3# jason.zou


   的确有的时候用工厂给的esd模型仿真，确看不到应有的波形，所以一般都是看pdf里面的TLP测试曲线图，确定是否满足芯片esd需要。

469209000

昨天我查看GF的design manual看到了它们给出的一些详细仿真ESD的设置，我到时候仿真看一下

ss221146

回复 5# 469209000


   关于ESD器件的仿真设置一直不清楚，求大神赐教，分享一下经验资料！！！

zouliang1127

The on-resistance for diodes in forward-bias in deep submicron technologies is typically 5 ohm per micron width, while in reverse bias the resistance could be 10 to 100 times higher. Accurate modeling of this resistance is essential for circuit simulations of MOS and diode ESD protection circuits.
At low-injection levels the current density, J f , is dominated by the drift current. However, at moderate and high-injection levels, J f is dominated by diffusion currents in the vicinity of the junctions.
The high-level injection operation of the diodes needs to be accurately modeled, for accurate ESD simulation.
Any standard diode model that includes avalanche breakdown may be used. However, care must be taken not to include the built-in series resistance in the model. This is a fixed resistance, which could lead to an overestimation of the voltage dropped across the diode under high-current injection.
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Adapted from ESD in Silicon Integrated Circuits, 2nd Edition
Ajith Amerasekera, Charvaka Duvvury

zmt628

大电流模型和DC小电流不太一样

Judge_zzx

469209000 发表于 2018-4-11 23:48
昨天我查看GF的design manual看到了它们给出的一些详细仿真ESD的设置，我到时候仿真看一下 ...

请教一下clamp的ESD仿真模型应该怎么搭建，设置能够分享一下嘛谢谢

fei_SH

ESD仿真需要diode的ESD模型，这个需要根据TLP测试的电流去做模型，再仿真ESD才行，不过一般是不提供的。提供的是DC模型。所以很多时候ESD仿真能力是不行的，需要看TLP文档自己算。