GGNMOS在ESD防护中的关键技术与性能分析

"GGNMOS for ESD" GGNMOS（Gate Grounded NMOS），即栅极接地的NMOS器件，被广泛应用于静电放电（ESD）保护电路中。ESD事件对微电子设备构成严重威胁，因此，对GGNMOS的ESD性能进行深入研究至关重要。本篇文章主要关注在0.18微米CMOS工艺中的1.8V GGNMOS器件，通过工艺角度和测试系统分析其ESD性能。 首先，文章提到两个关键工艺因素：SAB（Salicide Block）和ESD注入。SAB是为了提高ESD性能而引入的一种工艺技术，它可以改善GGNMOS的均匀开启性，从而增强器件的ESD性能。ESD注入则是通过特定的离子注入过程，以调整器件的特性以增强其抗ESD能力。这两种技术虽然能提升ESD性能，但通常不是免费提供的。 GGNMOS的ESD保护机制主要依赖于两个方面：一是利用其寄生的NPN晶体管（由漏极的N+有源区、P型衬底和源极的N+有源区组成）作为BJT（双极型晶体管）进行电流泄放；二是反向时，由PN二极管（P型衬底和N+有源区）以及栅源连接的NMOS二极管提供保护。在全芯片的ESD网络中，器件会根据ESD事件的路径自动选择正向或反向导通。 GGNMOS的瞬态触发电压大约在7V，这个电压水平不会对栅氧的可靠性构成威胁，因此，在某些情况下，采用额外的P型ESD（PESD）器件并不是必要的。然而，多指GGNMOS的一个问题是不均匀开启，这意味着其ESD性能并不总是随器件面积的增大而线性提升。为了解决这个问题，研究者提出了一些改进方案，例如使用N-Well电阻和多米勒结构，这些方法可以在不增加额外工艺步骤的前提下提升器件的均匀开启性。 文章的后续部分可能详细介绍了实验数据和结果，包括不同工艺条件下的GGNMOS ESD性能对比，以及SAB和ESD注入如何具体影响器件的ESD响应。通过这些深入研究，设计者可以更好地理解和优化GGNMOS在ESD保护电路中的应用，以确保芯片的可靠性和耐久性。