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第一章 引言1

1.1 CMOS：崛起的VLSI工艺1

1.2 闩锁的预防：历史的分析3

1.3 VLSI CMOS中的闩锁：一个需要继续关心的问题4

第二章 闩锁的概述6

2.1 结构上的起因和集总元件模型6

2.2 举例——悬空N阱结构中的闩锁问题14

第三章 闩锁问题的描述21

3.1 阻塞态和闩锁态21

3.2 闩锁产生的必要条件22

3.3 触发方式22

3.3.1 输出节点的上冲／下冲22

3.3.2 输入节点的上冲／下冲23

3.3.3 N阱结的雪崩击穿24

3.3.4 从N阱到外部N型扩散区的穿通25

3.3.5 从衬底到内部P型扩散区的穿通26

3.3.6 寄生场区器件27

3.3.7 光电流30

3.3.8 源-漏结雪崩击穿30

3.3.9 位移电流31

3.4 触发方式分类31

3.4.1 第一类：第一个双极型晶体管的外部触发31

3.4.2 第二类：两个双极型晶体管的正常旁路电流触发32

3.4.3 第三类：两个双极型晶体管的退化旁路电流触发32

3.4.4 闩锁顺序和分类总结33

第四章 闩锁模型及分析34

4.1 早期的闩锁模型35

4.1.1 钩形集电极晶体管35

4.1.2 半导体可控整流器37

4.2 PNPN集总元件模型的发展42

4.2.1 电阻元件44

4.2.2 寄生双极型的行为45

4.2.3 早期的闩锁判据46

4.3 闩锁的物理分析——一个新方向49

4.3.1 半导体的电流关系式50

4.3.2 静态闩锁的判据：一个不正确的选择52

4.3.3 微分闩锁判据：稳定性问题52

4.3.4 大注入效应56

4.4 安全区——阻塞态的严格定义57

4.4.1 对称PNPN结构59

4.4.2 N阱悬空的三极管60

4.4.3 衬底悬空的三极管61

4.4.4 普通四极管62

4.5 饱和区模型——一个新观点66

4.5.1 电流方程66

4.5.2 微分电阻68

4.5.3 保持电流69

4.5.4 保持电压71

4.6 闩锁的图解说明——触发类型271

4.6.1 样品分析72

4.6.2 安全区图和开关转换电流77

4.7 集总元件模型的修正——一个有用的前景80

4.7.1 闩锁的传输线模型81

4.7.2 传输电阻85

4.8 动态闩锁效应91

4.8.1 闩锁与时间关系的来源91

4.9 模型和分析综述100

第五章 闩锁特性的测量103

5.1 测量仪器103

5.1.1 曲线示踪仪104

5.1.2 参数分析仪109

5.2 两端特性的测量111

5.2.1 电源过压应力111

5.3 三端和四端特性的测量115

5.2.2 电源过流应力115

5.3.1 发射极或基极端外加电压激发116

5.3.2 旁路电阻端的电流源激发118

5.3.3 发射极端的电流源激发119

5.4 开关转换点特性的测量122

5.5 保持点特性的测量133

5.6 动态触发138

5.7 温度关系144

5.8 非电探针测量144

5.9 闩锁特性测量的总结146

第六章 闩锁的防止148

6.1 版图设计布局规则148

6.1.1 保护结构148

6.1.3 衬底接触环155

6.1.2 多条阱接触155

6.1.4 紧邻源极接触156

6.2 破坏双极特性的工艺技术157

6.2.1 减小寿命157

6.2.2 基区的减速场158

6.2.3 肖特基势垒源-漏极160

6.3 双极型去耦工艺技术163

6.3.1 外延CMOS163

6.3.2 较低薄层电阻的退化阱166

6.3.3 衬底和阱的偏置166

6.3.4 深槽隔离技术169

6.4 CMOS的设计考虑172

6.5 无闩锁的设计173

6.5.1 纵向寄生管去耦（DVP）174

6.5.2 横向寄生管的去耦（DLP）176

第七章 总结178

7.1 问题的描述178

7.2 模型和分析179

7.3 特性的测量182

7.4 避免闩锁发生184

附录A PNPN器件的电流-电压特性测量的稳定性研究188

附录B 闩锁测量可能存在的问题191

符号说明194

参考文献200

汉英名词对照207