layout-中的几种失效机制

外表效应退出第四章失效机制电子科技大学成都学院确定退出本课件？是否播放电过应力玷污寄生效应模拟电路版图的艺术授课内容电过应力静电泄放介质击穿电迁徙天线效应电子科技大学成都学院模拟电路版图的艺术电过应力：由对器件施加过大的电压或是电流而引起的失效。静电泄放(ESD)静电泄放(ESD)

带静电荷物体与非带电导体接触时，带电体通过非带电体放电称为静电放电(ESD)。★常见的静电模型一、人体模型二、机器模型三、充电器件模型一、带电人体放电模型〔HBM〕电荷转移到器件或通过器件对地放电，这种放电形式用人体模型(左图)描述。放电主要形式为电弧放电几百ns，数A至数十A。二、机器模型(MM)机器〔例如机械手臂〕本身累积了静电，当此机器去碰触IC时，该静电便经由IC的pin放电。几百ns，数A。三、带电器件的静电放电模型〔CDM〕器件管脚与地接触，放电带电器件模型放电过程中，各管脚存在差异，产生电热差，造成损伤，管脚与地电阻小，放电阈值小于人体模型。几ns，数A。与IC摆放角度、位置和封装形式等有关，难以模拟，标准未定。ESD影响静电泄放会引起几种电损伤：★介质击穿；★介质退化；★雪崩诱发结漏电；★蒸发金属层或是粉碎体硅。疼惜措施泄放静电；对易损伤的管脚加装ESD疼惜构造；更多ESD相关内容见

://.tw/~mdker/ESD/index.html电迁徙电迁徙：它是由于极高的电流密度引起的慢性损耗现象。缘由：当金属小条的电流密度到达5×A/cm时就会发生电迁徙效应，但在亚微米中有时几毫安就可以发生电迁徙。现象：使得金属原子在导体中发生位移，并在相邻的晶粒间形成空隙。金属条体产生突出物，称为小丘；锋利点突出，称为“树枝”。疼惜措施(1)设计合理进展电路幅员设计及热设计。(2)工艺削减膜损伤，选择适宜晶粒尺寸，使台阶处掩盖良好。(3)多层构造承受以金为基的多层金属化层形成良好欧姆接触。(4)掩盖介质膜抑制外表集中，压强效应和热沉效应的综合影响，延长铝条的中位寿命。疼惜措施(5)改善工艺，在铝金属中掺入0.5%~4%铜，以增加反抗电迁徙的力气。介质击穿栅氧化层中的隧穿机制：

(A)直接电子隧穿(B)陷阱助隧穿(C)Fowler-Nordheim隧穿载流子穿越势垒的过程，隧穿率距离增大而削减，而隧穿距离限制在45埃左右。Fowler-Nordheim隧穿Nordheim隧穿会使得介质层的质量渐渐退化，并漏电，产生的电流称为场致漏电流，假设该介质持续的处在强电场中，场致漏电流可导致严峻的失效。疼惜措施避开过强的电场。承受OVST预备(过压应力测试)。承受N+集中和NBL都能提高栅氧完整性。天线效应在芯片生产过程中，暴露的金属线或者多晶硅等导体，就像是一根根天线，会收集电荷〔如等离子刻蚀产生的带电粒子〕导致电位上升。天线越长，收集的电荷也就越多，电压就越高。假设这片导体碰巧只接了MOS的栅，那么高电压就可能把薄栅氧化层击穿，使电路失效，这种现象我们称之为“天线效应”。疼惜措施常见的疼惜措施有：一、跳线法。疼惜措施二、添加“天线”器件；给“天线”加上反偏二极管。通过给直接连接到栅的存在天线效应的金属层接上反偏二极管，形成一个电荷泄放回路，累积电荷就对栅氧构不成威逼，从而消退了天线效应。三、插入缓冲器，切断长线来消退天线效应。授课内容玷污干法腐蚀可动离子玷污电子科技大学成都学院模拟电路版图的艺术4.2玷污是由于芯片在制造过程中，或是在使用中，被污染物污染，或是沿着金属管脚与塑封的界面渗入污染芯片。干法腐蚀在潮湿的环境中，铝金属系统被离子污染物腐蚀〔磷酸、卤素离子等〕。最终导致电路开路失效。疼惜措施添加电路疼惜层；削减疼惜层中开孔的数目和大小。可动离子玷污大多数污染物在室温中被束缚在氧化物大分子中无法移动，但是碱金属在室温中可以在二氧化硅中自由移动，称为可动离子玷污，钠离子就是其中之一。影响：可动离子玷污使得器件的阈值电压缓慢漂移，最终导致电路参数超过限定值，会引起器件长期失效。可动离子玷污疼惜措施减小在芯片制造过程中带入的污染物；使用掺磷的多晶硅栅；使用氮化硅或者是掺磷玻璃构成的疼惜层；削减疼惜层开孔；使用足量的划封。授课内容外表效应热载流子注入雪崩诱发ß衰减齐纳蠕变寄生沟道和电荷分散电子科技大学成都学院模拟电路版图的艺术4.3 外表效应具有高强度的外表区域会向上的氧化层注入热载流子。外表电场还能诱生寄生沟道。这两种都发生在硅与氧化层之间的界面，因此统称为外表效应。热载流子注入缘由：由于硅外表有强电场，强电场产生热载流子具有足够能量进入氧化层，这种机制成为热载流子注入。热载流子注入的影响热载流子注入会导致阈值电压渐渐削减，这种阈值漂移削减了增加型NMOS晶体管的阈值电压，但是增大了增加型PMOS晶体管的阈值电压。疼惜措施重新设计受影响的期间；选择器件的工作条件；转变器件的尺寸削减阈值电压漂移。对偏压器件在200—400°C烘烤可复原。齐纳蠕变缘由：雪崩产生的局部热载流子注入到氧化物中，破坏硅-氢键，重新生产氧化层固定电荷。疼惜措施 使用掩埋齐纳管；使用场板。寄生沟道和电荷分散由于硅外表可能诱生寄生沟道，比方两个集中区之间，两个阱之间等，都可能引起寄生沟道，即使很小的电流电路参数的偏移。寄生沟道和电荷分散诱发沟道不仅只有导体下面才能，当有了适宜的源区和漏区时，即使没有导体当栅极，沟道同样也能诱发，那么这种潜在的机制称为电荷分散。静态电荷存在于绝缘界面，它们可以沿着绝缘体外表或是沿着两种不同的绝缘体之间的界面积存。有电场的状况下会在电场的作用下缓慢移动。寄生沟道和电荷分散寄生沟道和电荷分散在CMOS工艺和标准双极工艺中，由于制造工艺等缘由，标准双极工艺比CMOS工艺更简洁受到影响。疼惜措施标准双极工艺由于电荷分散效应，双极器件简洁形成寄生PMOS沟道。疼惜措施插入沟道终止能阻挡寄生沟道，但是无法阻挡电荷分散；插入场板既能阻挡寄生沟道，又能阻挡电荷分散。疼惜措施在两个场板之间的空隙仍能存在寄生沟道。一、插入带有凸边的场板；二、用沟道终止桥接场板的空隙；疼惜措施保证器件即使在最差的环境中也能正常工作，以提高器件的牢靠性。凸边高压集电极低压集电极疼惜措施CMOS和BICMOS工艺对于PMOS，当多晶硅连线穿过N阱时，会诱生寄生沟道。疼惜措施对于NMOS，假设高压连线通过轻掺杂P型外延层，那么寄生NMOS的源漏由邻近的N阱组成。授课内容寄生效应衬底去偏置衬底效应少子注入电子科技大学成都学院模拟电路版图的艺术寄生效应授课内容在正常工作的电路中，通常还包括一些需要的电路元器件，包括反偏隔离结、不同集中区和淀积层的电阻和电容。衬底去偏置缘由：当衬底有足够大的电流流淌时，或是有更大的压降时，就会产生衬底去偏置。衬底去偏置正偏PN结所需电压取决于：电流密度和温度。标准双机工艺最小面积NPN晶体管集电极-衬底级的典型正偏电压单个衬底电流注入源和单个衬底接触疼惜措施尽量削减向衬底注入电流；增大衬底接触面积，以削减纵向电阻；少子注入隔离结依靠反偏来阻挡电流流淌，耗尽区建立电场是用来排斥多子，但是却不能排斥少子，假设全部隔离结都正偏，就会想隔离区注入少子。少子注入诱发闩锁效应。它是CMOS工艺所特有的寄生效应，严峻会导致电路的失效，甚至烧毁芯片。少子注入诱发闩锁效应有两种：一种是：NMOS管的源极电位被拉到地电位一下，少子将注入到衬底里面，QN被开启，接着QP也开启，闩锁效应被激发。另一种是：PMOS管的源极电位被拉到N阱以上；少子将注入到N阱里面，QP被开启，接着QN也开启，闩锁效应被激发。疼惜措施〔衬底注入〕消退引起问起的正偏结；增大器件间距；增大掺杂浓度；供给替代的集电极来消退少子。疼惜措施〔衬底注入〕通常承受做隔离环的方式吸取少子；一、在P型区收集少子电子的收集电子疼惜环；二、在N型区收集少子空穴的收集空穴疼惜环。T1T2T3疼惜环所屏蔽的敏感模拟电路代表性的两种收集电子疼惜环的剖面图疼惜措施〔穿插注入〕少子疼惜环可以防止一个器件注入空穴干扰同一隔离岛或阱中的其他器件，这种干扰成为穿插注入。同一隔离岛内的两个或多个晶体管彼此之