尺寸缩小凸显ESD问题
NXP半导体公司TamimP.Sidiki博士表示,过去的几十年中,集成电路特征尺寸持续小型化的趋势推动半导体厂商不断地改进芯片性能,减小功耗,并通过将越来越多的晶体管集成到一颗芯片上来降低成本。亚微米电路的小型化虽然具有众多优点,但却也有一个非常显著的缺点:需要集成足够强大的ESD保护电路。
随着技术工艺的进步,ESD保护电路所需的相对面积在增加。原因在于ESD保护随二级管的面积而变化,而这些二极管无法与晶体管逻辑功能所需的尺寸同比例缩小。显然,对于非常先进的工艺来说,集成足够强大的ESD保护电路有着物理和经济上的局限。先进的芯片总是力图在功耗和速度上达到最优化,而并非在ESD保护上。ESD保护电路的最优化会使芯片的其他参数超过允许范围。
更小的特征尺寸(沟道长度)和相关的更薄更小的栅极氧化层使最大栅级电压(如CMOS90在1.5V以下)和漏源极电压下降(如CMOS90<1.6V)。这种芯片对于超电压非常敏感,尤其对在很低的ESD电平上就能破坏亚微米电路的ESD放电极为敏感。同样地,如果消费类电子/计算机产品的开发者想制造兼容CE标准的设备,并且想避免由ESD和其他放电问题引起的高返修率,外部主板级ESD保护成为一种必需。总的来说,今天的ESD问题如不解决,今后应用到更小的功能尺寸时,这个问题就会变得相当棘手。
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