漏极接触孔到栅间距对GGNMOS保护器件的影响.pdf

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1、2014年8月西安电子科技大学学报(自然科学版)Aug．2014第41卷第4期J0URNAL0FXIDIANUNIVERSITYVo1．41No．4doi：10．3969／j．issn．1001—2400．2014．04．005漏极接触孔到栅间距对GGNM0S保护器件的影响吴晓鹏，杨银堂，董刚，高海霞(西安电子科技大学宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室，陕西西安7i0071)摘要：研究了不同漏极接触孔到栅间距对深亚微米单叉指栅接地N型金属氧化物半导体静电放电保护器件性能的影响，并分析了相关物理机制．基于中芯国际0．18m互补金属氧化物半导

2、体工艺进行流片，并进行传输线脉冲测试，得到了不同漏极接触孔到栅间距(DCGS)值的保护器件单位宽度失效电流水平的变化趋势．结合器件仿真，分析了保护器件的电、热分布情况．研究结果表明，DCGS值的增大，使电流密度峰值向远离沟道的方向移动，从而降低了尖端放电的风险．同时，当DCGS值增大到一定阈值时，由于漏区与衬底温度达到平衡，因此失效电流水平出现饱和趋势．关键词：漏极接触孔到栅间距；静电放电；栅接地N型金属氧化物半导体中图分类号：TN406文献标识码：A文章编号：1001—2400(2014)04—0026-05Influenceofdrain

3、contacttogatespaceonthecharacteristicoftheGGNMOSprotectiondeviceWUXiaopeng，NGYintang，D0NGGang，GA0Haixia(MinistryofEducationKeyLab．ofWideBand—GapSemiconductorMaterialsandDevices，XidianUniv．，Xi’an710071，China)Abstract：Basedonthetestdata，theinfluenceofDCGSonthesinglefingerGGNM

4、OSESDprotectiondeviceisinvestigated．ThechangingtendencyofthefailurecurrentlevelisgivenbytheTIPtestundervariouslayoutparameterconditionsrealizedintheSMIC0．18／zmCMOSprocess．Electricalandthermaldistributionisdetailedbasedonthedevicesimulation．Theresultsshowthatthepeakvalueofth

5、ecurrentdensityismovedintheoppositedirectiontothechanne1．which1owerstheriskofLDDdischarge．Meanwhile，thefailurecurrentlevelshowsthesaturationtendencybecauseoftheheatbalanceofthedrainandsubstrateregionwhichappearswhentheDCGSisraisedtothethresholdvalue．KeyWords：draincontacttog

6、atespace(DCGS)；electrostaticdischarge(ESD)；gategroundedNMOS(GGNMOS)随着IC工艺尺寸的缩小和制造技术的进步，新工艺不断出现以实现功能电路的性能提高，例如轻掺杂漏(LightlyDopedDrain，LDD)和金属硅化物(Silicide)工艺等_l]．其中的金属硅化物工艺在深亚微米集成电路中已被广泛采用，该工艺可降低器件源区和漏区的薄层电阻值，使扩散区电阻值从几十欧姆量级降低为几欧姆，达到提高电路工作速度的目的．但当在输出单元中使用金属硅化物器件时，由于其源／漏区电阻降低，使得

7、静电放电(ElectroStaticDischarge，ESD)大电流从管脚进入器件的源／漏区，并产生尖端放电，最终导致器件损毁，降低了静电保护器件的性能．在全金属硅化物工艺中，由于源区、漏区的薄层电阻量级很小，所以漏接触孔到栅间距(DrainContacttoGateSpacing，DCGS)和源接触孔到栅间距(SourceContacttoGateSpacing，SCGS)变化对保护器件的性收稿日期：2013—03—26网络出版时间：2013—12-12基金项目：国家部委预研究基金资助项目(9140A230601l1)；陕西省科技统筹创新

8、工程计划资助项目(2011KTCQ01—19)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(K5051325011)作者简介：吴晓鹏(1979一)，女，西安电子科技大学