Méthodologie de prédiction du niveau de robustesse dune structure de protection ESD à laide de la simulation TCADReport as inadecuate




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1 LAAS-ISGE - Équipe Intégration de Systèmes de Gestion de l-Énergie LAAS - Laboratoire d-analyse et d-architecture des systèmes Toulouse

Abstract : This work deals with a new method to predict ESD protection robustness with TCAD simulations and then reduce the silicon runs. This method can only be applied if a careful calibration of the simulation is firstly achieved geometry and doping profiles. The special feature of our predictive methodology based on TCAD simulation is that the simulation is only computed within the temperature validity range of the physical models. Instead of using the temperature value as a criterion, temperature related parameters, i.e. impact ionization and thermally generated carriers, are monitored until maximum allowed temperature for the models and then extrapolated until their respective current contribution becomes equal which corresponds to the initiation of thermal breakdown. The methodology is validated on two Smart Power technologies with 0.35µm and 0.25µm minimum feature size with electrical measurement and failure analysis. Failure current is always predicted with a good accuracy compared to technology spreading. In addition, the methodology provides a significant simulation time speedup compared to classical methods based on a temperature criterion.

Résumé : Les travaux de cette thèse ont consisté à développer une méthodologie permettant de prédire, à l-aide d-un outil de simulation physique, le niveau de robustesse d-une structure de protection ESD réduisant ainsi le nombre d-itérations silicium. Cette méthode ne peut être appliquée que si un calibrage minutieux de la simulation est préalablement réalisé. L-originalité de notre méthodologie repose sur le fait que la simulation ne sera réalisée que dans le domaine de validité en température des modèles physiques utilisés c-est-à-dire pour des températures inférieures à 600K. Plutôt que d-utiliser directement la valeur de la température comme critère de défaillance du composant, notre méthode se base sur des paramètres physiques dépendants de la température. Ces derniers sont le taux d-ionisation par impact Gi et celui de Schokley Read Hall RSRH dont l-extrapolation de leur évolution respective permet de prédire le niveau de robustesse ESD du composant. La méthode a été validée pour différents dispositifs ESD réalisés dans deux technologies de puissance intelligente Smart Power : 0.35mm et 0.25mm différentes. La méthodologie développée durant cette thèse procure donc le double avantage de prédire des niveaux de robustesse ESD précis c-est-à-dire proches des valeurs mesurées avec des temps de simulation considérablement réduits en comparaison avec ceux que consommeraient d-autres méthodes proposées dans la littérature.

Mots-clés : Electrostatiques discharges ESD Robustness TCAD simulation Décharges électrostatiques ESD Robustesse Prédiction Simulation TCAD





Author: Christophe Salamero -

Source: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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