深亚微米及高频CMOS的ESD保护电路之研究

ericl1105

深亚微米及高频CMOS的ESD保护电路之研究

飞雪

kankan!

飞雪

研究動機與目的
     在 CMOS 製程技術的成熟以及元件尺寸不斷縮小，利用 CMOS
設計的高頻電路已可達到系統所需求的效能，這使得 CMOS 高頻元
件越來越受到重視。但隨著 CMOS 製程尺寸的縮小，閘極氧化層越
來越薄，使得氧化層可靠度下降；MOS 元件通道長度越來越短，汲
極源極的參雜濃度必須增加以有效防止通道的 punch-through，伴隨
之而來的卻是 MOS 元件因淺接面的形成而導致對 ESD 的防護能力
下降。這些先進製程卻留下一個最大的不良後遺症，就是用這些先
進製程製作的 CMOS IC 很容易就被ESD 所破壞，造成 CMOS IC 的
可靠度問題。當 ESD 防護電路無法即時排釋靜電產生的大電流時，
很容易在局部堆積能量，當溫度上升到超過元件材料的安全操作極
限時，就很容易造成下列的損傷：
     l Junction 接面可能會熱逃脫而造成更多的熱和載子，使得接
         面被融化，載子交錯擴散開來，晶格也有可能因此產生缺陷。
     l 氧化層可能產生裂縫空隙或是蒸發汽化，以致於形成短路或
         開路。
     l 金屬或接線窗(via)可能會因電流密度過高產生過高的溫度而
         造成融熔或蒸發，或是金屬原子飄移堆積，形成短路或開路。
因此，如何提供LNA(low noise amplifier)一類的高頻積體電路在
此些不利製程因素下，還能達到有效的 ESD 保護能力越形重要。在
無線射頻接收器（transmitter-receivers ）裡都必須有一或多個低雜訊
放大器將從天線接收到輸入的微弱高頻訊號，放大之後加以降頻以
方便將訊號在基頻做一些數位的處理。但此類 RF 高頻電路卻常為了
避免 ESD 保護電路在信號輸入端形成的電阻或電容負載效應，而無
法提供有效率的 ESD 防護。因此本論文將針對高頻互補式金氧半低
雜訊放大器(CMOS low noise amplifier)的ESD 靜電防護技術作深入
之探討。除了以電感來當作信號輸入端的ESD 防護元件外，在本論
文的前半段更提出一個在 CMOS 深次微米製程技術中，不需增加額
外的光罩或製程步驟、不需額外的外部觸發電路即可大幅降低佈局
面積，可提供壓艙電阻(ballasting resistance)的創新島嶼型汲極NMOS
電晶體。在 0.25 μm 製程技術中，將此創新元件用於ESD 防護時其
正 HBM ESD 防護能力超過 33.3 V/ μm。同時此創新島嶼型汲極
NMOS 元件可因採取了島嶼型汲極之結構而有效地減少汲極 PN 接
面產生軟性崩潰(drain junction soft-breakdown)的效應，其驅動能力也
較一般汲極使用 SAB(silicided diffusion blocking)光罩的電晶體為
佳。在次微米及深次微米技術中，此創新島嶼型汲極NMOS 電晶體
將會是ESD 防護元件的最佳選擇。

飞雪

不错的咚咚！

飞雪

xiexie!

fy789

good, thx

pedro888

thanks for your information............
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fy789

xiexie

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markus_1

Thank you