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最新CMOS集成电路闩锁效应形成机理和对抗措施汇总

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另一种减少闩锁效应的方法,是将器件制作于重掺杂衬底上的低掺杂外延层中,如图8所示.重掺杂衬底提供一个收集电流的高传导路径降低了RS.若在阱中加入重掺杂的P?埋层(或倒转阱),又可降低R。.

图8 避免闩锁的重参杂衬底和外延层结构

实验证明此方法制造的CMOS电路有很高的抗闩锁能力,闩锁亦可通过沟槽隔离结构来加以避开。如图9所示在此技术中,利用非等向反应离子溅射刻蚀,刻蚀出一个比阱还要深的隔离沟槽.接着在沟槽的底部和侧壁上生长一热氧层.然后淀积多晶硅或二氧化硅,以将槽填满.因为N沟道与P沟道MOSFET被沟槽所隔开,所以此种方法可以消除闩锁.以上措施都是对传统CMOS工艺技术的改造,更先进的工艺技术如SOI(Silicon on Insulator)等能从根本上来消除闩锁产生,但工艺技术相对来讲要复杂一些.

图9 沟槽隔离应用于双阱CMOS结构

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4.3 电路应用级抗闩锁措施

要特别注意电源跳动,防止电感元件的反向感应电动势或电网噪声窜人CMOS电路,引起CMOS电路瞬时击穿而触发闩锁效应.因此在电源线较长的地方,要注意电源退耦,此外还要注意对电火花箝位?6?.

防止寄生晶体管的EB结正偏.输入信号不得超过电源电压,如果超过这个范围,应加限流电阻因为输入信号一旦超过电源电压。就可能使EB结正偏而使电路发生闩锁输出端不宜接大电容,一般应小于0.01,? F?7?.

电流限制.CMOS的功耗很低,所以在设计CMOS系统的电源时,系统实际需要多少电流就供给它多少电流,电源的输出电流能力不要太大.从寄生可控硅的击穿特性中可以看出,如果电源电流小于可控硅的维持电流,那么即使寄生可控硅有触发的机会,也不能维持闩锁.可通过加跟流电阻来达到抑制闩锁的目的.

5 结论

综上所述,CMOS电路具有其它电路无法比拟的低功耗的优点,是在ULSI领域最有前途的电路结构?5.6?.但传统CMOS电路的工艺技术会产生与生俱来的闩锁效应(当然必须满足闩锁形成的三个条件),从而限制了它的应用.一般可以从版图设计、工艺过程及电路应用等方面采取各种技术措施,尽可能地避免、降低或消除闩锁的形成,从而为CMOS电路的广泛应用奠定基础.

版图设计时。要尽量降低电路密度、衬底和阱的串联电阻;伪收集极?9?的引入,可以切断形成闩锁的回路设计工艺时,可以采用适量的金掺杂、深阱、高能离子注入形成倒转阱、低阻外延技术等来降低寄生晶体管的电流增益和串联电阻;沟槽隔离基本上可以完全切断形成闩锁的回路;更先进的SOI技术可以完全消除闩锁的形成电路应用时,要尽量避免噪声的引入、附加限流电阻等措施.

参考文献:

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精品资料另一种减少闩锁效应的方法,是将器件制作于重掺杂衬底上的低掺杂外延层中,如图8所示.重掺杂衬底提供一个收集电流的高传导路径降低了RS.若在阱中加入重掺杂的P?埋层(或倒转阱),又可降低R。.图8避免闩锁的重参杂衬底和外延层结构实验证明此方法制造的CMOS电路有很高的抗闩锁能力,闩锁亦可通过沟槽隔离结构来
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