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1、功率集成电路中的闩锁效应研究功率集成电路中的闩锁效应研究.txt如果真诚是一种伤害，请选择谎言；如果谎言是一种伤害，请选择沉默；如果沉默是一种伤害，请选择离开。 本文由tuiffi贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 东南大学 硕士学位论文 功率集成电路中的闩锁效应研究 姓名：唐晨 申请学位级别：硕士 专业：微电子学与固体电子学 指导教师：陆生礼 20060403 东南大学硕士学位论文 摘要 超大规模集成电路和高压功率器件技术的发展推动了功率集成电路的发展。功率集成电路应 用广泛，包括平板显示驱动芯片、通讯类芯片和智能控制类芯片等等，使用功
2、率集成电路是为了 降低成本并提高可靠性。为进一步降低开发周期和成本，通常考虑与低压工艺之间的兼容。 （闩锁失效）是功率集成电路中普遍存在的问题。 本论文从某类功率驱动芯片的闩锁失效原因入手分析，介绍了电路中闩锁失效问题的 产生背景，并对这种失效结构建立基本模型进行分析，从理论上找到影响闩锁结构的关键参数， 然后从工艺和版图上提出在结构中一些抗闩锁的基本方法；接着从某类功率驱动集成电路 入手，在低压和高压电路中找到潜在的闩锁失效结构，同时提出了保护电路和闩锁失效的相 互影响；通过提取潜在的失效结构，用软件和进行模拟，分别在低压和高低压 电路中加入各种保护措施，包括多子保护环和少子保护环结构，比较
3、触发电压大小，找到一种最 优的保护措施；基于模拟结果。通过改进版图布局，同时将最佳的保护措施植入版图中进行流水： 最后介绍了闩锁的测试方法，并且将流水回来的芯片进行实测，从而验证改进措施的有效性。 本论文是针对功率集成电路中闩锁失效问题的研究。基于版图合理的布局布线，同时加入新 的版图保护结构，通过实际测试证明这些保护措施很好的提高了功率抗闩锁能力。为今后功率集 成电路中的抗闩锁方案积累了丰富的经验。 关键字：功率集成电路，闩锁，保护环，版图 奎童盔兰堡主兰垡丝塞 口） ， ， 粕 ， ， ， ， ， ， ： ， ， 】 ， ， ， ， ： 咄 ， ， 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈
4、交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学 位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外， 允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登
5、）论文的全部或部分内容。论文 的公布（包括刊登）授权东南大学研究生院办理。 东南大学硕士学位论文 绪论 一、功率集成电路的市场应用 伴随着科技的进步，集成电路已经深入到生活的各个方面，消费类、计算机类、网络 通信类电子产品是我国产品的三大应用领域，其对集成电路的需求占市场总需求超过 其中，消费类应用占，成为我国集成电路最大的应用领域，这主要得益于家 电市场的高速增长。从高端的视听产品到低端的小家电，各类专用集成电路芯片尽在其中。 一般将集成电路分为通用集成电路和专用集成电路，前者如，内存芯片等等：而 后者范围则比较广，针对性更强。功率集成电路作为专用集成电路中的一类，其应用场合 如平板显示驱动
6、芯片、汽车电子、开关电源等诸多方面。 二、功率集成电路的分类 功率集成电路（简称）是将输出功率器件与信息处理系统极其外围接口电路、保 护电路、检测诊断电路等集成在同一芯片上，通常可以将功率集成电路分为两类，如图 所示：一类是高压集成电路（简称），它是横向高压器件与起控制作用的传统逻辑电 路或模拟电路的单片集成；另一类是智能功率集成电路（简称 ），它是纵 向功率器件与逻辑或模拟控制电路以及传感器保护电路的单片集成。 功 塞 集 成 电 路 图功率集成电路分类 高压集成电路：最早的采用的是高压晶体管结构。其优点是可以增加输出电流， 但是为获得高的击穿电压需要生长厚外延层，这会给低压电路带来很不利的
7、影响。年 发明了横向电荷控制技术（简称技术或技术）可以不需要生长厚 外延层，用传统的低压集成技术在的薄外延层制造出耐压的横向高压器件 来。因而整个电路中的高压器件和低压器件都可在同一工艺过程中完成。 本论文中围绕的重点就是对于高压驱动集成电路中的一类芯片出现的闩锁问题进行 绪论 的研究 智能控制集成电路：这类电路具有控制、接口和自动保护三方面的功能。为了实现自 我保护，通常都带有传感器的保护电路来切断处于危险状态之中的主回路。 不论是或是 ，都要把高压器件与低压器件做在同芯片上，因 此这两类器件之问的隔离保护是必须解决的关键技术，通常的隔离有结隔离、自隔离 和奔质隔离。 三、功率集成电路的可靠
8、性 功率集成电路由于应用场合的特殊性，某些电路需要工作在大电流、高电压下，这样 在高低压器件的兼容性上就会带来可靠性问题，尤其是在同一硅衬底上，在高压器件处由 于负载的原因容易产生少子电流注入衬底悯，而某些高压器件本身又存在着寄生三极管 结构【】，如一些器件，如果在高低压之间没有很好的隔离措施和保护结构，那么一旦 这种衬底位移电流流向低压部分，就有可能触发低压的闩锁结构 闩锁，即，是任何电路中都存在的寄生结构，也是一类引起芯片失 效的原因，如图所示，只要存在和的对管，就会存在这种寄生的 的可控硅结构，而一旦触发条件形成，两个寄生三极管构成对电流放大的正反馈通路，从 电源到地就会有大电流流过。从而使芯片发热甚至会烧毁芯片，其带来的危害是致命的。 母 攀蕊默鼢? 广厂一 图 电路中的闩锁结构 功率集成电路的可靠性在于高压器件对低压电路的影响，而对于某些特殊的电路，如 保护电路，也会对触发闩锁结构产生影响，当发生时，电压脉冲由于受到内部 保护电路的钳制，就不可避免的会有部分少子电流注入衬底或阱中，形成位移电流。 为避免这种有害的位移电流，所以必须认真考虑版图布局 对于一般结构中的闩镀闯题，可以通过改进工艺来解决，如外延工艺、工 艺等，但是工艺的改进也就意味着增加成本，功率集成电路因为其专用性，所以更多考虑 东南大学硕士学位论文 的是与普通
