ESD防护器件关键参数的仿真学习教案

1、会计学1ESD防护防护(fngh)器件关键参数的仿真器件关键参数的仿真第一页，共41页。2/412022-6-24本章内容本章内容 ESD仿真中的物理仿真中的物理(wl)模型选择模型选择 热边界条件的设定热边界条件的设定 ESD器件仿真中收敛性问题解决方案器件仿真中收敛性问题解决方案 模型参数对关键性能参数仿真结果的模型参数对关键性能参数仿真结果的影响影响 二次击穿电流的仿真二次击穿电流的仿真第1页/共41页第二页，共41页。3/412022-6-24本章内容本章内容 ESD仿真中的物理模型选择仿真中的物理模型选择 热边界条件的设定热边界条件的设定 ESD器件器件(qjin)仿真中收敛性问题解

2、仿真中收敛性问题解决方案决方案 模型参数对关键性能参数仿真结果的模型参数对关键性能参数仿真结果的影响影响 二次击穿电流的仿真二次击穿电流的仿真第2页/共41页第三页，共41页。4/412022-6-24第3页/共41页第四页，共41页。5/412022-6-24第4页/共41页第五页，共41页。6/412022-6-24本章内容本章内容 ESD仿真中的物理模型选择仿真中的物理模型选择 热边界条件的设定热边界条件的设定 ESD器件仿真中收敛性问题器件仿真中收敛性问题(wnt)解解决方案决方案 模型参数对关键性能参数仿真结果的模型参数对关键性能参数仿真结果的影响影响 二次击穿电流的仿真二次击穿电流

3、的仿真第5页/共41页第六页，共41页。()extTh TTN7/41热电极热电极(dinj)的边界条件：的边界条件： 2022-6-24第6页/共41页第七页，共41页。8/412022-6-24本章内容本章内容 ESD仿真中的物理模型选择仿真中的物理模型选择 热边界条件的设定热边界条件的设定 ESD器件仿真中收敛性问题解决器件仿真中收敛性问题解决方案方案 模型参数对关键性能参数仿真结果模型参数对关键性能参数仿真结果的影响的影响 二次击穿二次击穿(j chun)电流的仿真电流的仿真第7页/共41页第八页，共41页。9/412022-6-24第8页/共41页第九页，共41页。2022-6-24

4、10/411. 迭代次数不够。这种情况下，虽然程序返回的错误也迭代次数不够。这种情况下，虽然程序返回的错误也是不收敛，但是这并不算真正意义上的不收敛，只是是不收敛，但是这并不算真正意义上的不收敛，只是设置设置(shzh)的判别不收敛的条件太过苛刻。只要允的判别不收敛的条件太过苛刻。只要允许程序继续往下算，是可以得到最终结果的。许程序继续往下算，是可以得到最终结果的。 第9页/共41页第十页，共41页。2022-6-2411/412. 电学边界条件设置电学边界条件设置(shzh)不好引起的不收敛。不好引起的不收敛。这种情况一般发生在雪崩击穿电压的附近，这也这种情况一般发生在雪崩击穿电压的附近，这

5、也分两种情况（如下图所示）：分两种情况（如下图所示）： 无法完成从低压区到雪崩击穿区的转变；无法完成从低压区到雪崩击穿区的转变； 已经看到电流的急剧增长，但是无法完成曲线已经看到电流的急剧增长，但是无法完成曲线的回滞。的回滞。第10页/共41页第十一页，共41页。12/41两种电学边界条件设置两种电学边界条件设置(shzh)(shzh)引起的不收敛现象引起的不收敛现象2022-6-24第11页/共41页第十二页，共41页。13/412022-6-24第12页/共41页第十三页，共41页。14/412022-6-24第13页/共41页第十四页，共41页。15/412022-6-24 4. 工艺仿

6、真中网格设置得不好(b ho)，导致工艺仿真结果 中边界的变形，有时候会形成一个十分尖锐的角 （如下图所示），导致在器件仿真中无法收敛。第14页/共41页第十五页，共41页。16/412022-6-24第15页/共41页第十六页，共41页。17/412022-6-24第16页/共41页第十七页，共41页。18/412022-6-24 这种问题发生的原因主要在雪崩击穿的这种问题发生的原因主要在雪崩击穿的vanOverstraeten-deMan模型中。该模型在高场和低场情况模型中。该模型在高场和低场情况下采用的是两组不同下采用的是两组不同(b tn)的模型参数，这会导致低场和的模型参数，这会导致

7、低场和高场分界处（模型参数设置中高场分界处（模型参数设置中E0的设置值）电离系数的变化的设置值）电离系数的变化。 第17页/共41页第十八页，共41页。19/412022-6-24本章内容本章内容 ESD仿真中的物理模型选择仿真中的物理模型选择 热边界条件的设定热边界条件的设定 ESD器件仿真中收敛性问题器件仿真中收敛性问题(wnt)解决方案解决方案 模型参数对关键性能参数仿真结果模型参数对关键性能参数仿真结果的影响的影响 二次击穿电流的仿真二次击穿电流的仿真第18页/共41页第十九页，共41页。20/412022-6-24第19页/共41页第二十页，共41页。21/412022-6-24第2

8、0页/共41页第二十一页，共41页。22/412022-6-24第21页/共41页第二十二页，共41页。23/412022-6-24 为避免上一节中所讲述的模型参数设置的不正为避免上一节中所讲述的模型参数设置的不正确引起的不收敛确引起的不收敛(shulin)现象，在做模型参数修正现象，在做模型参数修正时，时，b参量在高场和低场下的值最好等量减小或增大参量在高场和低场下的值最好等量减小或增大，a参量值最好等倍数变化。参量值最好等倍数变化。 第22页/共41页第二十三页，共41页。24/412022-6-24本章内容本章内容 ESD仿真仿真(fn zhn)中的物理模型选中的物理模型选择择 热边界条

9、件的设定热边界条件的设定 ESD器件仿真器件仿真(fn zhn)中收敛性问中收敛性问题解决方案题解决方案 模型参数对关键性能参数仿真模型参数对关键性能参数仿真(fn zhn)结果的影响结果的影响 二次击穿电流的仿真二次击穿电流的仿真(fn zhn)第23页/共41页第二十四页，共41页。然与测试结果相去然与测试结果相去甚远。甚远。25/412022-6-24第24页/共41页第二十五页，共41页。26/41模型参数调整后直流仿真模型参数调整后直流仿真(fn(fn zhn) zhn)结果与测试结果的对比结果与测试结果的对比 2022-6-24第25页/共41页第二十六页，共41页。27/4120

10、22-6-24第26页/共41页第二十七页，共41页。28/412022-6-24第27页/共41页第二十八页，共41页。29/412022-6-24第28页/共41页第二十九页，共41页。30/412022-6-24 单脉冲单脉冲TLP波形瞬态仿真波形瞬态仿真(fn zhn)在待仿真在待仿真(fn zhn)器件两端加一个上升沿为器件两端加一个上升沿为10 ns，持续时间为，持续时间为100 ns的的TLP电流脉冲，如图所示：电流脉冲，如图所示： 第29页/共41页第三十页，共41页。31/412022-6-24第30页/共41页第三十一页，共41页。32/41单脉冲单脉冲TLP瞬态仿真结果与

11、瞬态仿真结果与TLP实测实测(sh c)结果的对比结果的对比 2022-6-24第31页/共41页第三十二页，共41页。33/412022-6-24 因此单脉冲因此单脉冲TLP波形瞬态仿真只适用于观波形瞬态仿真只适用于观察各个关键参量在不同情况下的变化趋势，察各个关键参量在不同情况下的变化趋势，而不能用于准确而不能用于准确(zhnqu)评估各个关键参量评估各个关键参量的数值。的数值。第32页/共41页第三十三页，共41页。34/412022-6-24第33页/共41页第三十四页，共41页。35/412022-6-24第34页/共41页第三十五页，共41页。36/412022-6-24 每个电流脉冲下分别通过瞬态仿真得到一系列的电压每个电流脉冲下分别通过瞬态仿真得到一系列的电压(diny)响应，响应，如图所示。如图所示。第35页/共41页第三十六页，共41页。37/412022-6-24第36页/共41页第三十七页，共41页。38/412022