Parametric analysis and optimization of MOSFET macromodels for ESD circuit simulation - Dettenborn, Robert Willian (2018)
Descarga eletrostática (ESD) é uma importante preocupação em relação à confiabilidade de produtos na indústria de semicondutores. Uma descarga eletrostática pode degradar ou destruir circuitos integrados, afetando o rendimento da produção, os custos de fabricação, a qualidade e a confiabilidade dos produtos, bem como a lucratividade da empresa. Além disso, a redução das dimensões dos dispositivos com o avanço da tecnologia resulta em menores tensões de ruptura e correntes de falha, impondo severas restrições no projeto de circuitos integrados robustos. Com isso, o projeto de proteções intra-chip eficazes contra ESD, sem comprometer os requisitos de área e desempenho, está se tornando um desafio cada vez maior em tecnologias avançadas. Neste contexto, a simulação elétrica pode prover a assistência necessária ao projeto de proteções intra-chip, incluindo a análise de robustez dos circuitos e a estimativa de desempenho antes da fabricação em silício. No entanto, modelar a operação de MOSFETs sob condições de ESD para simulação elétrica ainda é um problema desafiador. O comportamento destes dispositivos sob altas correntes e tensões normalmente não é bem descrito pela maioria dos modelos compactos SPICE convencionais. Para contornar essa limitação, uma abordagem prática de modelagem é altamente desejada. Este trabalho apresenta um estudo acerca de macromodelos para simulação elétrica de ESD em MOSFETs. Primeiro, uma visão geral da operação de um MOSFET sob condições de ESD é fornecida. Em seguida, a evolução dos macromodelos para simulação elétrica de ESD em MOSFETs é apresentada. Por fim, uma nova abordagem para o desenvolvimento de macromodelos baseada em análise paramétrica e otimização é introduzida.