用于ESD防护的GGNMOS建模与仿真

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1、西安电子科技大学学位论文独创性(或创新性)声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谓十中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：左叠置凰日期型』茎：立三：垒』关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：

2、研究生在校攻读学位期问论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。(保密的论文在解密后遵守此规定)本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：盘芒量!盟日期：趁f三：坌三：曼』聊签名j势导师签名_二盘笪、日期：兰鱼!i!垒i。96摘要随着半导体工艺的不断进步，微电子器件的特征尺寸不断缩小，导致器件栅氧化层厚度越来越薄，内部电路也更容易受到静电放电损害而失效，因此对E

3、SD保护电路性能的要求越来越高。为了更好地预测ESD保护电路的防护能力以便在最短的时问内设计出高性能的ESD保护电路，为其建立准确的仿真模型就显得十分重要。GGNMOS保护器件是应用最广泛的ESD防护器件之一，对它进行原理分析、模型参数提取和建模，可以达到优化电路设计，减小设计周期，提高芯片可靠性的目的。基于此，本文对ESD保护器件GGNMOS的建模进行了系统地研究。论文首先用ISETCAD工具对GGNMOS保护器件在HBM模式下的特性进行仿真，详细分析了器件的整个放电过程。在此基础上将GGNMOS保护器件分解成理想MOSFET、碰撞电离电流源、寄生晶体管、衬底电阻四个部分，建立了各

4、部分的物理模型并进行了模型参数提取。最后用Verilog—A实现了GGNMOS保护器件的电路级仿真模型，在CadenceSpectre环境下对该器件的直流特性和HBM模式下的瞬态特性进行仿真与分析，进～步讨论了不同碰撞电离电流模型和衬底电阻模型对器件I—V特性的影响。关键词：静电放电栅接地NMOSVerilog-A建模AbstractWiththecontinuousprogressofsemiconductortechnology,featuresizeofmicroelectronicdevicescontinuestoshrink，whichleadtoathinnergate

5、oxideofthesedevices．InternalcircuitsaremorelikelytofailduetoESDdamage，andtherequirementfortheperformanceofESDprotectioncircuitsisgettinghigherandhigher．InordertopredicttheprotectioncapabilityoftheESDprotectioncircuitsanddesignhighperformanceESDprotectioncircuitsintheshortestpossibletime，itisver

6、yimportanttoestablishaccuratesimulationmodelforthem．TheGGNMOSprotectiondeviceisoneofthemostwidelyusedESDprotectiondevices，SOtheprincipleanalysis，modelparameterextractionandmodelingofitCanhelptooptimizecircuitdesign，reducethedesigncycleandimprovethereliabilityofthechips．Thispapermakesasystematic

7、researchonthemodelingoftheGGNMOSESDprotectiondeviceforthispurpose．First，thispapersimulatesthecharacteristicsofGGNMOSdeviceinHBMmodeusingISETCADandmakesadetailedanalysisonitsentiredischargeprocess．TheGGNMOSESDprotectiondeviceisdivi