diode BV问题

tlmlbr

我们知道1.8/5V工艺里，5V的器件要加thick oxide层，一般5V的器件耐压应该高于1.8V器件的耐压。但是，fab的技术文档看到5V的diode BV比1.8V的diode 要高。像TSMC18，ndio（no thick oxide）BV=11.25，ndio_5 （with thick oxide）BV=8.61。无独有偶，其他工艺也有类似的数值。为什么呢？1.8V的diode，BV这么高，天线效应怎么保护1.8V的器件？

李幕白

先说结论：器件的击穿电压与器件是多少V工艺没有必然联系，二者不是正比关系。
器件的耐压特性与器件设计制造中的多个因素有关，包括但不限于“掺杂浓度” “结构设计” “材料” “制造工艺”
1.掺杂浓度：掺杂浓度越高，空间电荷区越窄，击穿电压越低，在您提到的例子中，可能5V器件采用了较高的掺杂浓度以满足器件的其他性能指标（如导通电阻等），这可能是导致5V器件耐压反而低于1.8V器件的一个原因。
2.器件结构：虽然都是diode，因没有相关结构说明，可能5V器件的结构布局分布尺寸等因素与1.8V不同，导致BV特性不同
3.工艺差异：不同的制造工艺会对器件的电学特性产生影响。例如，在某些高电压工艺中，可能会使用特殊的制造技术或材料，这些变化可能会意外地降低某些器件的耐压特性。
4.测量与标定方法：Fab在耐压的量测方法及设定标准可能在不同的工艺中有不同的方法。
综上，二极管的耐压特性与它工作电压标称值（1.8V/5V）之间没有直接且固定的关系。耐压特性由器件的具体设计和制造工艺决定，需要详细靠擦具体的器件结构和工艺条件才能准确理解其耐压行为。在设计和选择半导体器件时，应参考详细的器件规格和Fab的数据，而不仅仅是基于工作电压的假设。
这也有点像理论与实际的偏差。
以上回复参考于ChatGPT

李幕白

另外，关于您的问题中，有错误的字眼，影响阅读理解
我们知道1.8/5V工艺里，5V的器件要加thick oxide层，一般5V的器件耐压应该高于1.8V器件的耐压。但是，fab的技术文档看到5V的diode BV比1.8V的diode 要高（低）。像TSMC18，ndio（no thick oxide）BV=11.25，ndio_5 （with thick oxide）BV=8.61。无独有偶，其他工艺也有类似的数值。为什么呢？1.8V的diode，BV这么高，天线效应怎么保护1.8V的器件？

tlmlbr

李幕白 发表于 2024-5-1 14:02
另外，关于您的问题中，有错误的字眼，影响阅读理解
我们知道1.8/5V工艺里，5V的器件要加thick oxide层，一 ...

非常感谢您的指正以及分析！

level90

额.. 天线效应不靠diode breakdown放电...

天线效应是一种在半导体制造过程中出现的物理现象，主要发生在集成电路的设计和制造阶段。具体来说，当芯片中的导体（如多晶硅或金属线）暴露在等离子刻蚀技术工艺（plasma etching）产生的带电粒子环境中时，这些导体就像天线一样会收集电荷。随着导体长度的增加，收集到的电荷量也会增多，导致导体上的电压升高。如果这个电压超过了周围绝缘层的耐压值，就可能导致绝缘层被击穿，进而改变电路的电学特性，造成电路失效，如漏电或产生bug
(baidu)

我的理解，
天线积累电荷是直接走AA(无视注入，无视well，因为根本没上电，不存在反向寄生diode) 通过硅基接地放掉的 - -
这样就不会损伤不导通的栅氧。

至于为啥是作成diode，和容易理解吧，因为不是真的希望和衬底or基板导通，芯片实际工作过程中还是需要反向截止状态的，正好也是做2级保护用的。
不止用diode，还可以用ggmos替换。