CMOS閂鎖效應簡述01CMOS閂鎖效應預防措施02CMOS閂鎖效應相關研究03目錄成都職業技術學院PARTONECMOS閂鎖效應簡述1

成都職業技術學院CMOS閂鎖效應簡述閂鎖效應是指CMOS集成電路中所固有的寄生NPN和寄生PNP組成的電路在一定的條件下被觸發而形成低阻通路，從而產生大電流，并且由于正反饋電路的存在而形成閂鎖，導致CMOS集成電路無法正常工作，甚至燒毀芯片。

成都職業技術學院CMOS閂鎖效應簡述根據閂鎖的路徑特點，可以把閂鎖效應分成三種：第一種是當閂鎖的路徑是從地到電源時，稱之為“主”閂鎖。第二種是當閂鎖的路徑是從輸入節點到地或者電源時，稱之為“輸入”閂鎖；第三種是當閂鎖的路徑是從輸出節點到地或者電源時，稱之為“輸出”閂鎖；“輸出”閂鎖或者“輸入”閂鎖發生后不一定能觸發“主”閂鎖。(a)VDDPNPNPNGND(c)RnRpVDDPNPNPNGNDRnRpRnVDDPNPNPNGNDRp(b)輸入輸入輸出輸出成都職業技術學院CMOS閂鎖效應簡述RpRnVDDOUTPNPNPNGNDINGNDVDDOUTNWP-subp+n+n+n+p+p+RnRp(CMOS與其寄生的BJT截面圖)(寄生BJT形成的SCR電路模型)OUTIpInchannelchannelIn流過Rn引起壓降In*RnRn壓降導致PNP發射結正偏PNP導通Ip流過Rp引起壓降Ip*RpRp壓降導致NPN發射結正偏NPN導通在正常情況下，寄生的雙極型晶體管組成的電路都是截止的，也就是高阻阻塞態，在高阻阻塞態下，這些電路具有很高的阻抗，漏電流非常小。成都職業技術學院PARTTWOCMOS閂鎖效應預防措施2

成都職業技術學院CMS閂鎖效應預防措施AAGTM1SNSP保護環的作用：（1）隔離（敏感器件與其他襯底噪聲）；（2）減小襯底產生電荷；（3）防止Latchup。保護環的類別：（1）多數載流子保護環;（2）少數載流子保護環。畫版圖要求的雙層保護環，指的是器件的襯底偏置環和與之相反的隔離環。NMOS的DoubleRing，第一層Ring是器件的Bulk(襯底P+)圍一圈，第二層Ring是N阱圍一圈N+接觸的少子保護環；對于PMOS的DoubleRing，第一層Ring是器件的Bulk(N阱電位N+）圍一圈，第二層Ring是襯底P+圍一圈隔離環。VDD↓GND↓NW成都職業技術學院CMS閂鎖效應預防措施使nmos盡量靠近GND，pmos盡量靠近VDD,保持足夠的距離在pmos和nmos之間以降低引發SCR的可能，使環路增益小于1；Substratecontact和wellcontact應盡量靠近source,以降低Rwell和Rsub的阻值；ESD盡量遠離cell，尤其是corecell（ESD與corecell的距離會產生latchup）；產生clk地方要加強防護，開關頻率快的地方如PLL；（頻率越快，噪音越大，頻率快對襯底不停放電）。成都職業技術學院PARTTHREECMOS閂鎖效應相關研究3

成都職業技術學院CMOS閂鎖效應相關研究成都職業技術學院序號時間描述物理機理11967年研究人員展示了關于“瞬態輻射能導致CMOS閂鎖效應”的研究成果，證明太空輻射環境能導致CMOS閂鎖效應。輻射能在襯底產生電子空穴對導致CMOS閂鎖效應。21976年研究人員證明摻金可以改善CMOS閂鎖效應摻金可以提供復合中心，降低寄生雙極型晶體管的放大系數。31978年研究人員證明用重摻雜外延埋層工藝可以改善CMOS閂鎖效應重摻雜外延埋層工藝降低襯底等效電阻。41979年研究人員證明利用中子輻射可以控制CMOS閂鎖效應，研究表明核輻射可以改變寄生雙極型晶體管的放大系數[10]。降低寄生雙極型晶體管的放大系數。51980年研究人員發表了關于“CMOS工藝集成電路閂鎖效應的物理學理論和建模”的論文，在閂鎖效應理論方面取得了重大進展。該論文提供了CMOS閂鎖效應的分析模型和表征方法。建立CMOS工藝集成電路閂鎖效應的物理學理論和建模。61982年研究人員證明雙阱CMOS在抑制閂鎖效應方面的優勢。雙阱CMOS可以分別調節NW和PW的摻雜濃度降低它們的等效電阻。71982年研究人員證明深溝槽隔離技術（DTI）抑制CMOS閂鎖效應的優勢。降低寄生雙極型晶體管的放大系數。81983年Troutman證明保護環可以改善CMOS閂鎖效應。收集少數載流子，降低寄生雙極型晶體管的放大系數。91984年Troutman將倒阱工藝技術集成到IBM0.8umCMOSDRAM和邏輯工藝技術中，是首次將倒阱工藝技術集成到商業的CMOS工