[发明专利]VF-TLP测试下SCR器件模型切换开关控制方法

说明书

本发明提供一种VF‑TLP测试下SCR器件模型的切换开关控制方法。采用所述SCR器件模型的切换开关控制方法可以使SCR器件模型在不同的VF‑TLP快速传输线脉冲电压下能够检测出SCR器件的电压过冲点的时间和数值，使模型能够准确模拟出SCR器件过冲特性。

技术领域

本发明涉及电子仿真技术领域，特别是涉及一种超快速传输线脉冲(Very-FastTransmission Line Pulse,VF-TLP)测试下可控硅整流器(Silicon ControlledRectifier，SCR)器件模型的切换开关控制方法。

背景技术

静电放电(Electro-Static Discharge，ESD)是指，有限的电荷在两个不同电势的物体之间发生转移。

目前工业界关注的芯片ESD损伤主要有两种放电机制：人体放电模式(Human BodyModel，HBM)和器件充电模式(Charged Device Model，CDM)。相比于HBM放电，CDM泄放路径上的电阻要小得多，因而放电时间极短，峰值电流极大，更容易损坏栅氧化层而使芯片失效。在ESD测试中，可以通过VF-TLP测试评估器件的CDM防护能力，可以得到过冲电压和开启时间。过冲电压过大会导致需保护的内部器件发生栅氧击穿，开启时间过长会导致需保护的内部电路比ESD保护网络更早开启，这些问题都会导致ESD保护网络失效，因此需要一个模型评估ESD保护器件在VF-TLP脉冲下的性能。

图1是SCR器件结构示意图。该SCR器件的P型硅衬底100上形成一个N型阱区110和一个P型阱区120，且两个阱区相邻。N型阱区110内设有一个N型重掺杂区111和一个P型重掺杂区112，P型阱区120内设有一个N型重掺杂区121和一个P型重掺杂区122。其中N阱中P型重掺杂区112、N阱110、P阱120和P型重掺杂区122构成PNP三极管Q1，P阱中N型重掺杂区121、P阱120、N阱110、N阱中N型重掺杂区111构成NPN三极管Q2，N阱区110电阻为R_NW，P阱区120电阻为R_PW，R_T01为PNP三极管Q1发射极的串联寄生电阻，R_T02为NPN三极管Q2发射极的串联寄生电阻。

SCR器件中包含两条电流路径，见图1中的曲线101和曲线102。当SCR器件的阳极加上正电压，阴极接地，一旦阳极电压大于N阱110/P阱120构成的PN结的击穿电压，载流子从阳极流入器件，流经N阱中N型重掺杂区111，N阱110，P阱120和P阱中P型重掺杂区122，最后从阴极端流出，如曲线101所示；当曲线101所示的电流足够大，SCR器件开启，电流路径如曲线102所示。载流子从阳极端流入，经过N阱中P型重掺杂区112，N阱110，P阱120，P阱中N型重掺杂区121后从阴极流出。在大电流下，曲线102是SCR器件的主要路径，在器件的有源区发生电导调制效应，载流子浓度远大于阱掺杂浓度。

图2是SCR器件在VF-TLP测试的瞬态电压V-时间t的关系曲线。在阳极电压达到过冲点(V₁，t₁)之前，SCR器件的N阱110与P阱120构成的阱PN结发生击穿，但载流子浓度小于N阱110和P阱120的掺杂浓度，电流路径上的电阻较大且保持不变；当阳极电压到达过冲点之后，载流子浓度开始大于N阱110和P阱120的掺杂浓度，电流路径上的电阻逐渐减小，器件两端电压逐渐减小，器件开始电导调制效应；当电导调制效应完成时，SCR器件完全开启，并保持两端的电压稳定。

在VF-TLP条件下，瞬态大电压(过冲点电压)比器件的击穿电压大，可能造成被保护器件的损伤。因此，通过建立能够精确模拟VF-TLP脉冲下SCR器件的过冲电压的方法是是本领域技术人员亟待解决的问题。本发明专利发明了一种能检测出SCR器件的模型在不同脉冲电压的VF-TLP测试条件下器件所对应的过冲点的时间和电压参数的模型控制方法。

发明内容