膜状聚合物静电放电抑制器防护机理与性能研究

摘要

当前，集成电路广泛应用于诸多领域，并向着高集成化、微型化、低功耗化的方向发展，使得微电子器件和芯片对静电放电（ESD）的耐受能力不断下降。静电放电作为一种常见的近场电磁危害源，带来的直接和间接危害也日趋严重。电子系统的静电防护已成为当前电子产业亟待解决的重要问题。因而，研究 ESD防护器件在静电放电作用下的响应特性具有重要的实用价值和现实意义，各种ESD防护器件和防护单元均得到了广泛关注。基于现有防护器件和防护单元都存在不足这一现状，本文以一种膜状聚合物ESD抑制器作为研究对象，从理论和实验两方面对其防护机理与防护性能展开研究，主要内容如下：
　　1、研究膜状聚合物ESD抑制器的防护机理——非线性伏安特性，并重点对其内在原因即导电机理进行理论研究。得出其非平衡载流子的产生与复合、载流子输运规律和电流连续性方程，并与器件的工作原理和防护性能参数进行关联。
　　理论研究表明：外加激励源作用下，非平衡载流子的浓度会发生显著变化，使得器件导通；载流子浓度会影响其自身复合过程，并决定器件的非线性伏安特性；膜状聚合物ESD抑制器的防护性能评估可选取漏电流、绝缘电阻、导通电阻、响应时间、触发电压和箝位电压等参数。
　　2、对典型的ESD模型和脉冲源波形的时频特性进行研究，将这些模型的特点进行对比分析，确定了ESD防护性能测试方法所采用的测试模型。
　　研究表明：传输线脉冲（TLP）模型具有明显优势且可与其他模型进行关联和等效。因而，选取了此模型进行器件的防护性能测试。
　　3、建立传输线脉冲测试系统对膜状聚合物ESD抑制器的防护性能展开实验研究。根据器件内部的载流子特性，针对性测量表征其ESD防护性能的重要参数，并且还研究了器件自身参数变化对ESD防护性能的影响。
　　实验结果表明：膜状聚合物ESD抑制器的绝缘电阻高，漏电流和电容值小。施加较高注入电压时，该器件的导通电阻值小，防护效果良好并趋于稳定。随着厚度增加，器件的电容、触发电压、峰值电压、箝位电压和箝位时间会呈现出增加的趋势。虽然器件的性能仍存在不足，但在一定范围内可用于静电防护。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目的和主要内容

第二章 膜状聚合物ESD抑制器防护机理研究

2.1 膜状聚合物ESD抑制器的导电机理

2.2 膜状聚合物ESD抑制器的工作原理

2.3膜状聚合物ESD抑制器防护性能参数

2.4 本章小结

第三章 膜状聚合物ESD抑制器防护性能测试方法

3.1 ESD模型

3.2 典型脉冲源时频特性

3.3 ESD防护性能测试方法

3.4 本章小结

第四章 膜状聚合物ESD抑制器防护性能实验研究

4.1 测试内容

4.2 实验平台与测试方法

4.3 测试过程及结果讨论

4.4 本章小结

第五章 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文