SCR的I-V曲線中二次崩潰對ESD性能的影響

摘 要: 介紹幾種常見的靜電放電(ESD)器件，闡述SCR在幾種ESD器件中的優點，提出持續改進的SCR器件，比較改進SCR器件的原因和改進之后的效果。對比它和改進前器件的ESD測試數據，集中描述了I-V的二次崩潰曲線出現的原因及其對ESD性能的影響。結果表明，SCR的二次崩潰曲線對器件的 ESD性能有著非常好的效果，它可以在面積相當的情況下，大大改進器件的ESD性能。關鍵詞:靜電放電; SCR; I-V曲線; 二次崩潰

中圖分類號:TN403-34文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)18-0001-03

Influence of SCR′s Second Breakdown on ESD Performance

TANG Pei-wang

(Peking University， Beijing 100871， China)

Abstract: Several common electrostatic discharge (ESD) devices are introduced. The advantages of SCR applied to some ESD devices are elaborated. The reason to improve SCR devices is presented. The performances and the tested data of the device after the improvement are compared with those of the device without improvement. The reason of the emergence of IV second breakdown curve and the impact on the ESD performance are described emphatically. The results show that the second breakdown curve of the SCR is good to the ESD performance， and can greatly improve the ESD performance of the device in the case of the same size.Keywords: ESD; SCR; IV curve; second breakdown

收稿日期:2010-04-19

0 引 言

在現代的CMOS工藝中，元件尺寸按照摩爾定律不斷縮小，早已經進入深亞微米階段。小的尺寸可以增進IC的性能，加快IC的運算速度，可以減小IC的功耗，當然，還可以減小單顆IC的成本。但是，隨著CMOS器件尺寸的減小，卻出現了ESD等可靠性問題[1]。

ESD分為4種模式:

(1) 人體放電模式(HBM)。人體由于摩擦等原因身上聚積的靜電在接觸IC時會在幾百納秒內產生數安培的瞬間電流通過IC。

(2) 機器模式(MM)。機器的某一部位聚積的靜電接觸到IC的引腳時，會有瞬間電流流過IC。由于機器一般是小電阻的金屬，所以產生的瞬間電流更快，在幾納秒到幾十納秒內產生幾安培的電流。

(3) 元件充電模式(CDM)。元件在搬運或者摩擦的過程中，當IC自身內部可以聚積的電荷接觸到地面或其他大的導體時，內部電流瞬間流出，通常在幾納秒之內將產生幾安培到十幾安培的電流。

(4) 電場感應模式(FIM)。在IC經過電場時，IC內部會聚積電荷，這些電荷會像CDM模式一樣地流出IC。

在目前國內的工業測試中，一般采用HBM和MM模式。……