Modèle compact paramétrable du SCR pour applications ESD et RF

par Sorin Romanescu

Thèse de doctorat en Sciences et technologie industrielles

Sous la direction de Philippe Ferrari et de Jean-Daniel Arnould.

Soutenue le 27-10-2011

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble) , en partenariat avec Institut de la Microélectronique, Electromagnétisme et Photonique (équipe de recherche) et de Institut de Microélectronique, Electromagnétisme et Photonique (laboratoire) .

Le président du jury était Christian Person.

Le jury était composé de Philippe Ferrari, Jean-Daniel Arnould, Pascal Fonteneau, Rose-Marie Capella, Philippe Roux, Jean Hugonnard.

Les rapporteurs étaient Christophe Gaquiere, Guido Groeseneken, Christoph Müller.


  • Résumé

    La protection contre les décharges électrostatiques (ESD) est un fait necessaire dans chaque circuit intégré. Elle se fait par le déploiement sur la puce d'un réseau de dispositifs spéciaux, à côtés des éléments fonctionnels. La demande pour des améliorations en continu dans la conception et la simulation de l'ESD apporte le besoin de modèles nouveaux et plus précises. La SCR (« Silicon Controlled Rectifier ») est l'un des dispositifs les plus efficaces de protection contre l'ESD. Un nouveau modèle électrique, qui peut être utilisé pour évaluer les structures de protection complexe dont il fait partie, a été développé au cours de cette thèse. Construit avec une forte relation entre les phénomènes physiques et ses équations, il a été parametrisé geometriquement, offrant la possibilité d'adapter et d'optimiser le dispositif selon le niveau de protection nécessaire. Par ailleurs, une étude à haute fréquence sur le SCR et la diode de protection ESD a été réalisé, conduisant à un modèle capable de prédire l'impact de ces dispositifs ont sur le circuit protégé.

  • Titre traduit

    Scalable compact SCR model for ESD&RF applications


  • Résumé

    Electrostatic discharge (ESD) protection is a must in every integrated circuit. It is done by deploying a network of special devices on-chip, alongside the functional elements. The demand for continuously improvements in ESD design and simulations brings the need of new and more accurate scalable models. The SCR (silicon controlled rectifier) is one of the most efficient ESD protection devices. A new electrical model, that can be used to evaluate the complex protection structures of which it is part of, was developed during this thesis. Built with a strong relation between the physical phenomena and its equations, it was rendered scalable, offering the possibility of tailoring and optimizing the device according to the needed protection level. Moreover, a high-frequency study on the SCR and the ESD protection diode was carried out, leading to a model able to predict the impact these devices have on the protected circuit.


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