【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体防护电路建模分析领域，具体涉及一种电磁辐照下静电放电保护的cmos电路的效应分析方法。
技术介绍
1、随着微波天线以及脉冲功率技术的发展，高强度的电磁辐射能够通过芯片引脚耦合进入电路，影响设备内部的逻辑结构，对电子系统造成不可避免的干扰，高功率微波(high-power microwave，hpm)作为强电磁脉冲的一种方式，其峰值输出功率大于100mw，频率在300mhz～300ghz之间。现阶段微电子元器件已经向高密度、低功耗、小尺寸靠近，其是电子系统内部的基本单元模块同时也是较为薄弱的地方，但由于器件尺寸的不断缩小，集成电路的集成度也不断提高，导致微电子系统的敏感阈值也开始下降，它们极易受到高功率微波的干扰造成电子系统短暂或者永久性的物理损坏和功能退化。集成电路是由无数个元器件组成的，只有保证每一个元器件都正常工作系统才能正常运转，一旦器件受到高功率微波的干扰，轻则致使电路的整体性能失效，造成电子设备因芯片损坏而发生无法开机的情况，重则对电子信息系统、互联网以及军事指挥作战平台造成严重威胁。
2、一直以来，静电放电(electro static discharge，esd)现象都对微电子器件以及电路有着不可忽视的危害，虽然人们可以利用静电，但多数情况下还是需要采取有效的措施来防范，特别是在集成电路领域中，每一个芯片都要经过esd测试，来保证芯片具有稳定的性能和可靠性。静电放电也是一种重要的电磁环境效应，许多深亚微米技术的cmos(complementary metal oxide semico
3、现有技术为了保护核心电路，为其增加保护模块或者一些外围保护电路，但是这些增加的模块在行使其保护功能的同时，往往也存在着被攻击的风险，也极易受到电磁脉冲的干扰而发生损坏，这些esd保护电路模块在整体电路中发挥着重要作用，若发生损坏也会造成不可估量的损失。目前的技术主要是针对电路级别的测试，一旦电路出现问题，只能根据已有方法找到出现故障的关键路径，难以定位到具体的位置，更难以精确到器件内部的局部损伤范围，对已经损坏的器件进行研究分析存在滞后，不利于提前进行可靠性的预防。在静电放电(esd)环境下，相关器件的失效机理以及片上esd保护电路的相关研究已经很多，但在电磁辐照环境下的相关研究较少。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种电磁辐照下静电放电保护的cmos电路的效应分析方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
2、本专利技术提供了一种电磁辐照下静电放电保护的cmos电路的效应分析方法，所述方法包括：
3、根据esd防护器件的参数进行建模，得到所述esd防护器件的几何结构模型；
4、根据所述几何结构模型的各个区域对应的掺杂浓度，建立所述esd防护器件的等效物理模型，利用有限元计算法对所述等效物理模型的网格结构进行剖分，得到剖分后的等效物理模型；
5、将所述剖分后的等效物理模型与cmos电路在仿真软件中连接，进行稳态和瞬态条件设置，得到仿真等效电路模型；
6、对所述仿真等效电路模型外加不断改变相关参数的电磁脉冲信号，根据载流子的迁移率模型、载流子输运模型和热学模型，进行电热耦合仿真得到所述esd防护器件每个时刻的电流密度分布图和温度分布图，从而得到所述esd防护器件的潜在失效位置；所述相关参数包括：幅值、脉宽和频率；
7、根据所述电磁脉冲信号的脉宽的变化趋势和所有时刻的温度分布图对应的峰值温度曲线，得到电磁脉冲对所述esd防护器件的电热效应损伤。
8、在本专利技术的一个实施例中，esd防护器件包括：
9、dtscr器件、scr器件、二极管、tvs管或栅极接地nmos管。
10、在本专利技术的一个实施例中，根据esd防护器件的参数进行建模，得到所述esd防护器件的几何结构模型，包括：
11、根据所述esd防护器件的尺寸参数和结构参数，构建所述esd防护器件的衬底、n阱、p阱、隔离层和有源区，得到所述esd防护器件的几何结构模型。
12、在本专利技术的一个实施例中，利用有限元计算法对所述等效物理模型的网格结构进行剖分，得到剖分后的等效物理模型，包括：
13、利用所述有限元计算法对所述等效物理模型不同区域的网格结构采用对应密度的网格剖分，得到所述剖分后的等效物理模型。
14、在本专利技术的一个实施例中，电磁脉冲信号包括正弦脉冲信号。
15、在本专利技术的一个实施例中，载流子的迁移率模型包括masetti模型，所述masetti模型中迁移率的表达式如下：
16、
17、其中，μmin1表示第一参考迁移率，pc表示第一参考掺杂浓度，ni表示电离杂质浓度，μconst表示恒定迁移率，μmin2表示第二参考迁移率，cr表示第二参考掺杂浓度，α表示第一预设参数，μ1表示第三参考迁移率，cs表示第三参考掺杂浓度，β表示第二预设参数。
18、在本专利技术的一个实施例中，μconst通过下式得到：
19、μconst＝μl(tt0)-ζ；
20、其中，t表示当前热力学温度，t0＝300k，ζ表示第三预设参数，μl表示迁移率。
21、在本专利技术的一个实施例中，载流子输运模型中热物理模型的表达式如下：
22、
23、其中，表示电子的电流密度，n表示电子的浓度，q表示基本电荷量，μn表示电子的迁移率，表示求偏导运算，表示电子的准费米势，pn表示电子的绝对热电功率，t表示当前热力学温度，表示空穴的电流密度，p表示空穴的浓度，μp表示空穴的迁移率，表示空穴的准费米势，pp表示空穴的绝对热电功率。
24、在本专利技术的一个实施例中，热学模型中热传导方程的表达式如下：
25、
26、其中，c表示所述esd防护器件的材料的晶格比热容，t表示时间，κ表示所述esd防护器件受温度影响的热导率，表示电子的电流密度，表示空穴的电流密度，ec表示导带底能级，ev表示价带顶能级，rnet表示净复合率，kb表示玻尔兹曼常数。
27、在本专利技术的一个实施例中，电热效应损伤包括电磁损伤阈值和损伤功率阈值。
28、本专利技术的有益效果：
29、本专利技术所提供的方案中，利用有限元计算法对等效物理模型的网格结构进行剖分，以使得剖分后的等效物理模型保持收敛；通过对仿真等效电路模型外加不断改变相关参数的电磁脉冲信号，根据相应模型分析仿真等效电路模型中esd防护器件的载流子变化情况、电流密度分布情况以及温度分布情本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电磁辐照下静电放电保护的CMOS电路的效应分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种电磁辐照下静电放电保护的CMOS电路的效应分析方法，其特征在于，所述ESD防护器件包括：
3.根据权利要求1所述的一种电磁辐照下静电放电保护的CMOS电路的效应分析方法，其特征在于，所述根据ESD防护器件的参数进行建模，得到所述ESD防护器件的几何结构模型，包括：
4.根据权利要求1所述的一种电磁辐照下静电放电保护的CMOS电路的效应分析方法，其特征在于，所述利用有限元计算法对所述等效物理模型的网格结构进行剖分，得到剖分后的等效物理模型，包括：
5.根据权利要求1所述的一种电磁辐照下静电放电保护的CMOS电路的效应分析方法，其特征在于，所述电磁脉冲信号包括正弦脉冲信号。
6.根据权利要求1所述的一种电磁辐照下静电放电保护的CMOS电路的效应分析方法，其特征在于，所述载流子的迁移率模型包括Masetti模型，所述Masetti模型中迁移率的表达式如下：
7.根据权利要求6所述的一种电磁辐照下静电放电保护的
8.根据权利要求1所述的一种电磁辐照下静电放电保护的CMOS电路的效应分析方法，其特征在于，所述载流子输运模型中热物理模型的表达式如下：
9.根据权利要求8所述的一种电磁辐照下静电放电保护的CMOS电路的效应分析方法，其特征在于，所述热学模型中热传导方程的表达式如下：
10.根据权利要求1所述的一种电磁辐照下静电放电保护的CMOS电路的效应分析方法，其特征在于，所述电热效应损伤包括电磁损伤阈值和损伤功率阈值。
...【技术特征摘要】
1.一种电磁辐照下静电放电保护的cmos电路的效应分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种电磁辐照下静电放电保护的cmos电路的效应分析方法，其特征在于，所述esd防护器件包括：
3.根据权利要求1所述的一种电磁辐照下静电放电保护的cmos电路的效应分析方法，其特征在于，所述根据esd防护器件的参数进行建模，得到所述esd防护器件的几何结构模型，包括：
4.根据权利要求1所述的一种电磁辐照下静电放电保护的cmos电路的效应分析方法，其特征在于，所述利用有限元计算法对所述等效物理模型的网格结构进行剖分，得到剖分后的等效物理模型，包括：
5.根据权利要求1所述的一种电磁辐照下静电放电保护的cmos电路的效应分析方法，其特征在于，所述电磁脉冲信号包括正弦脉冲信号。
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：柴常春，毛心怡，赵天龙，李福星，徐乐，尚志远，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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