什么是闩锁效应?
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閂鎖效應是CMOS工藝所特有的寄生效應,嚴重會導致電路的失效,甚至燒毀芯片。閂鎖效應是由NMOS的有源區、P襯底、N阱、PMOS的有源區構成的n-p-n-p結構產生的,當其中一個三極管正偏時,就會構成正反饋形成閂鎖。避免閂鎖的方法就是要減小襯底和N阱的寄生電阻,使寄生的三極管不會處于正偏狀態。
?? 靜電是一種看不見的破壞力,會對電子元器件產生影響。ESD 和相關的電壓瞬變都會引起閂鎖效應(latch-up)是半導體器件失效的主要原因之一。如果有一個強電場施加在器件結構中的氧化物薄膜上,則該氧化物薄膜就會因介質擊穿而損壞。很細的金屬化跡線會由于大電流而損壞,并會由于浪涌電流造成的過熱而形成開路。這就是所謂的“閂鎖效應”。在閂鎖情況下,器件在電源與地之間形成短路,造成大電流、EOS(電過載)和器件損壞。
?? MOS工藝含有許多內在的雙極型晶體管。在CMOS工藝下,阱與襯底結合會導致寄生的n-p-n-p結構。這些結構會導致VDD和VSS線的短路,從而通常會破壞芯片,或者引起系統錯誤。
例如,在n阱結構中,n-p-n-p結構是由NMOS的源,p襯底,n阱和PMOS的源構成的。當兩個雙極型晶體管之一前向偏置時(例如由于流經阱或襯底的電流引起),會引起另一個晶體管的基極電流增加。這個正反饋將不斷地引起電流增加,直到電路出故障,或者燒掉。
可以通過提供大量的阱和襯底接觸來避免閂鎖效應。閂鎖效應在早期的CMOS工藝中很重要。不過,現在已經不再是個問題了。在近些年,工藝的改進和設計的優化已經消除了閂鎖的危險。
總結
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