AModelofMOSFET’sSecondBreakdownActioninCircuit-LevelCUIQiang1，HANYan1，LIUJun-jie1,2，DONGShu-rong1，SIRui-jun11.InstituteofMicroelectronicsandPhotoelectronics,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China2.DepartmentofElectricalandComputerEngineering,UniversityofCentralFlorida,Orlando,FL32816USAAbstract:AmethodtoexacttheelectricalparametersandmodelthesecondbreakdownactionofMOSFET’sunderESD（Electro-StaticDischarge）oncircuit-level,usingTCADsimulation,ispresented.MOSFETisoneofthemostimportantESDprotectiondevices,andiswidelyusedasI/Oprotectiondeviceinintegratedcircuits.WepresentanaccuratemacromodeloftheMOSFETbasedondeepanalyzingofthephysicalmechanismofthesecondbreakdown,usingTCADsimulation.ThismacromodelownsfineconvergencyandaccuracywhichareofimportancetothesimulationoftheESDprotectionabilityoftheESDprotectionnetworkoncircuitandsystemlevel.Keywords:MOS；secondbreakdown；circuit-level；macroblock；modelingEEACC:7230MMOS器件二次击穿行为的电路级宏模块建模崔强1，韩雁1，刘俊杰1,2，董树荣1,斯瑞珺11.浙江大学微电子与光电子研究所，杭州，310027，中国2.中佛罗里达大学电机系，奥兰多32816，美国摘要：本文采用一种利用TCAD仿真提取MOS器件在静电放电现象瞬间大电流情况下的电学参数，对MOS器件二次击穿行为进行电路级宏模块建模。MOS器件是一种重要的静电放电防护器件，被广泛地应用为集成电路输入输出口的静电保护器件。用TCAD仿真工具对MOS器件的二次击穿进行宏模块建模，该模型能够正确反映MOS器件二次击穿的深刻机理，具有良好的精确性和收敛性，这对在电路级以及系统级层面上仿真静电放电防护网络的抗静电冲击能力有重要意义。关键词：MOS;二次击穿；电路级；宏模块;建模中图分类号：TN45文献标识码：A文章编号：MOS管器件是一种重要的静电放电防护器件，被广泛地应用为集成电路I/O口的静电保护器件。MOS管器件用于静电保护器件的时候需要将栅极，源极和衬底接地，漏极和I/O口接同一电平。用MOS器件做ESD防护器件的时候，利用的是MOS管器件的雪崩击穿特性。栅极接地的MOS器件的外加偏压在一定值（触发电压）以下时，漏电流很小；而当外加偏压超过这个值后，MOS器件由于雪崩击穿导通泄放大电流，同时器件两端电压会回滞到某个电压值（维持电压），此时栅极接地的MOS管能够保护集成电路I/O口抵御静电冲击。如果静电电流继续上---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---升到二次击穿电流值后，MOS器件会经历第二次击穿的现象。用来作为静电保护的MOS“”器件永久毁坏性的二次击穿行为的精确建模与深刻分析鲜见报道。本文将会介绍一种利用TCAD工具对MOS器件的电路级建模的方法。1两次击穿的机理在经历ESD瞬态大电流情况下，如果静电电流足够大，MOS管会有两次击穿现“”“”象，分别称之为一次击穿（雪崩击穿），和二次击穿（热电击穿）。MOS器“”件的一次击穿是由于漏极反偏PN结在强的反向偏压下势垒区的载流子和晶格“”原子发生碰撞，电流显著增大的物理机理。二次击穿则是由于漏极反偏PN结流过较大的反向电流产生大量的热，器件烧毁短路的物理现象。MOS“管的一次”击穿是可以恢复的，只要及时停止外部注入功率，MOS管不会永久损坏。[1][3][5]“”而二次击穿会造成MOS器件的永久损坏。本文根据一次击穿和二次击穿的物理机理，用不同的模块搭建MOS管器件的电路级模型。1.1雪崩击穿的机理MOS“”器件的一次击穿（雪崩击穿）可以用如图1所示的宏模块来建模。雪崩电流Igen=（M-1）（Ic+Ids）；雪崩倍增因子M=exp[h1（vd-vd1）]+exp[h2（vd-vd2）]；体电阻Rsub=R0+R1+R2，其中R1是漏极电阻，R2是MOS器件的沟道电阻，R3是器件的源极电阻；寄生BJT管采用Gummel-Pool模型；Rd代表该MOS器件的接触电阻。---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---图1雪崩击穿宏模块1.2热电击穿的热源机理利用图2，图3所示的热源模型来对MOS管...