一种ESD保护结构的集总参数模拟方法

文章提出了一种通过集总参数电路对ESD保护结构进行模拟的方法。利用HSPICE电路模拟软件，对ESD保护结构进行了集总参数模拟，获得了保护结构在ESD事件中的功率和温度分布。     

一种基于CMOS工艺的新型结构ESD保护电路

根据全芯片静电放电(ESD)损伤防护理论,设计了一种新型结构保护电路,采用0.6μm 标准CMOS p阱工艺进行了新型保护电路的多项目晶圆(MPW)投片验证. 通过对同一MPW中的新型结构ESD保护电路和具有同样宽长比的传统栅极接地MOS(GG-nMOS)保护电路的传输线脉冲测试,结果表明在不增加额外工艺步骤的前提下,本文设计的新型结构ESD保护电路芯片面积减少了约22%,静态电流更低,而抗ESD电压提高了近32%. 该保护电路通过了5kV的人体模型测试.     

一种基于CMOS工艺的新型结构ESD保护电路

根据伞芯片静电放电(ESD)损伤防护理论,设计了一种新犁结构保护电路,采用0.6μm标准CMOS p阱工艺进行了新型保护电路的多项目晶圆(MPW)投片验证.通过对同一MPW中的新型结构ESD保护电路和具有同样宽长比的传统栅极接地MOS(GG-nMOS)保护电路的传输线脉冲测试,结果表明在不增加额外工艺步骤的前提下,本文设计的新型结构ESD保护电路芯片面积减少了约22%,静态电流更低,而抗ESD电压提高了近32%.该保护电路通过了5kV的人体模型测试.     

利用键合线提高ESD保护电路射频性能的研究

提出了一种利用键合线提高ESD保护电路射频性能的新型片外ESD保护电路结构。该新型结构在不降低ESD保护电路抗静电能力前提下,提高了ESD保护电路射频性能。针对一款达林顿结构ESD保护电路,制作了现有ESD保护电路结构和新型ESD保护电路结构的测试板级电路,测试结果表明:两种ESD保护电路结构的抗静电能力均达到20 kV,现有ESD保护电路结构在0～4.3 GHz频段内衰减系数均小于1 dB,反射损耗系数均小于-10 dB,最高工作频率为4.3 GHz;新型ESD保护电路结构在0～5.6 GHz频段内衰减系数均小于1 dB,反射损耗系数均小于-10 dB,最高工作频率为5.6 GHz。     

几种应用于触摸感应电路的ESD保护结构设计

电容式触摸感应检测按键电路是一类对静电特别敏感的电路,因此静电放电(ESD)保护结构的选择问题对这一类电路显得特别重要。一方面要确保所选择的ESD保护结构有足够的抗静电能力,另一方面这种ESD保护结构又不能使芯片的面积和成本增加太多,基于此要求,介绍了3种应用在电容式触摸感应检测按键电路中的ESD保护结构。主要描述了这3种结构的电路形式和版图布局,着重阐述了为满足电容式触摸感应检测按键电路的具体要求而对这3种结构所作的改进。列出了这3种改进过后的ESD保护结构的特点、所占用芯片面积以及抗静电能力测试结果的比较。结果表明,经过改进后的3种ESD保护结构在保护能力、芯片面积利用率以及可靠性等方面都有了非常好的提升。     

基于SCR的全芯片ESD保护设计

随着集成电路特征尺寸的减小,集成电路对ESD的要求越来越高,同时集成电路面积和引脚数量的增加,使得全芯片的ESD保护成为挑战。SCR器件相对于其他器件,具有相同面积下最高的ESD保护性能。文章以SCR保护器件为基础,介绍一种新型的ESD保护架构——ESD总线。从全模式和混合电压芯片的ESD保护出发,进而提出了全芯片ESD保护结构,针对现代集成电路芯片引脚不断增多的特点,以及系统集成带来的多电压模式问题,提出了使用ESD总线结构的保护方案来实现全芯片的ESD保护。     

集成电路抗ESD设计中的TLP测试技术

介绍了一种研究器件和电路结构在ESD期间新的特性测试方法——TLP法，该方法不仅可替代HBM测试，还能帮助电路设计师详细地分析器件和结构在ESD过程中的运行机制，有目的地进行器件ESD保护电路的设计，提高器件的抗ESD水平。     

CMOS片上电源总线ESD保护结构设计

随着集成电路制造技术的高速发展,特征尺寸越来越小,静电放电对器件可靠性的危害也日益增大,ESD保护电路设计已经成为IC设计中的一个重要部分.讨论了三种常见的CMOS集成电路电源总线ESD保护结构,分析了其电路结构、工作原理和存在的问题,进而提出了一种改进的ESD保护电源总线拓扑结构.运用HSPICE仿真验证了该结构的正确性,并在一款自主芯片中实际使用,ESD测试通过±3 000 V.     

适用于模拟及模数混合IC的ESD保护结构

本文介绍两种适合于高频 CMOS 模拟电路的 ESD 保护结构,即用于模拟电路的 ESD保护结构和集总(all-in-one)ESD 保护结构。模拟 ESD 保护结构用于保护模拟输入和输出端,适合于电流模式、高频和高分辨率电路。集总 ESD 保护结构适合于高速、射频和混合信号集成电路。     

高性能集成电路在片ESD保护设计与评价

本文详细介绍了在片静电泄漏(ESD)保护设计的各种技术,包括 ESD 测试模式,ESD 失效机理,ESD 保护结构,ESD 器件模拟,ESD 模拟,ESD 版图设计,ESD 与内部电路的接口等,并给出了 ESD 设计检查清单。     

ESD的防护策略

通过对现行的一些ESD防护方案的分析,发现了它们的缺陷：对电气应力与静电放电区分不清,系统未能有效地识别：提出了确立防护方案的基本条件：明确系统的防护等级,遵从各类标准的性能指标要求,实施ESD管理.并结合生产的实际情况,从防护等级的确立、数据的获取、装置的监控、防护措施的确定以及防护方案的实施,讨论了工业生产中的ESD防护;从包装材料的筛选、包装的检查、包装标注和测试,分析了ESD防护包装的具体实现;从工作面、工作间的测试和接地的有效搭接,研究了ESD的防护与控制策略.     

CMOS集成电路中电源和地之间的ESD保护电路设计

讨论了3种常用的CMOS集成电路电源和地之间的ESD保护电路,分别介绍了它们的电路结构以及设计考虑,并用Hspice对其中利用晶体管延时的电源和地的保护电路在ESD脉冲和正常工作两种情况下的工作进行了模拟验证。结论证明：在ESD脉冲下,该保护电路的导通时间为380ns;在正常工作时。该保护电路不会导通．因此这种利用晶体管延时的保护电路完全可以作为CMOS集成电路电源和地之间的ESD保护电路。     

Built-in ESD Protection for RFID Tag ICs

The built-in Electro-Static discharge (ESD) protection circuits for Radio frequency identification (RFID) tag ICs are proposed.The ESD protection function is built into the rectifier and amplitude limiter.The rectifier and limiter are connected directly to the RF interface,and some transistors can discharge the larger current.These transistors can be used to build ESD protection circuits,through the redesign and optimization.The built-in ESD protection circuits can improve the ESD protection level and reduce the layout area.The circuits have been fabricated in 0.18μm CMOS process.The test results show that the built-in ESD protection circuits work well under 4kV ESD pressure and save as much as 72％ of the layout area compare with foundry standard ESD protection cells.     

ESD issues in compound semiconductor high-frequency devices and circuits

The need of ESD protection for high frequency devices and circuits is underlined by reviewing the compound semiconductor material properties with emphasis on ESD stress and by collecting their ESD failure thresholds. Basic requirements for possible ESD protection structures in the microwave frequency regime are discussed and possible ESD protection devices and circuit concepts are proposed.     

Design of 2.4-GHz T/R switch with embedded ESD protection devices in CMOS process

As CMOS processes advanced, the integration of radio-frequency (RF) integrated circuits was increasing. In order to protect the fully-integrated RF transceiver from electrostatic discharge (ESD) damage, the transmit/receive (T/R) switch of transceiver frond-end should be carefully designed to bypass the ESD current. This work presented a technique of embedded ESD protection device to enhance the ESD capability of T/R switch. The embedded ESD protection devices of diodes and silicon-controlled rectifier (SCR) are generated between the transistors in T/R switch without using additional ESD protection device. The design procedure of RF circuits without ESD protection device can be simplified. The test circuits of 2.4-GHz transceiver frond-end with T/R switch, PA, and LNA have been integrated and implemented in nanoscale CMOS process to test their performances during RF operations and ESD stresses. The test results confirm that the embedded ESD protection devices can provide sufficient ESD protection capability and it is free from degrading circuit performances.     

CMOS SoC芯片ESD保护设计

本文提出从器件失效功率的角度,解释CMOS SoC（System On Chip）芯片的ESD（ElectrostaticDischarge）失效原因,总结了CMOS集成电路（IC）的多种ESD失效模式,研究了多电源系SoC芯片的ESD保护设计方法,提出了SoC芯片的ESD保护设计流程。     

Design of differential low-noise amplifier with cross-coupled-SCR ESD protection scheme

The pin-to-pin electrostatic discharge (ESD) stress was one of the most critical ESD events for differential input pads. The pin-to-pin ESD issue for a differential low-noise amplifier (LNA) was studied in this work. A new ESD protection scheme for differential input pads, which was realized with cross-coupled silicon-controlled rectifier (SCR), was proposed to protect the differential LNA. The cross-coupled-SCR ESD protection scheme was modified from the conventional double-diode ESD protection scheme without adding any extra device. The SCR path was established directly from one differential input pad to the other differential input pad in this cross-coupled-SCR ESD protection scheme, so the pin-to-pin ESD robustness can be improved. The test circuits had been fabricated in a 130-nm CMOS process. Under pin-to-pin ESD stresses, the human-body-model (HBM) and machine-model (MM) ESD levels of the differential LNA with the cross-coupled-SCR ESD protection scheme are >8 kV and 800 V, respectively. Experimental results had shown that the new proposed ESD protection scheme for the differential LNA can achieve excellent ESD robustness and good RF performances.     

Decreasing-size distributed ESD protection scheme for broad-band RF circuits

The capacitive load, from the large electrostatic discharge (ESD) protection device for high ESD robustness, has an adverse effect on the performance of broad-band RF circuits due to impedance mismatch and bandwidth degradation. The conventional distributed ESD protection scheme using equal four-stage ESD protection can achieve a better impedance match, but degrade the ESD performance. A new distributed ESD protection structure is proposed to achieve both good ESD robustness and RF performance. The proposed ESD protection circuit is constructed by arranging ESD protection stages with decreasing device size, called as decreasing-size distributed electrostatic discharge (DS-DESD) protection scheme, which is beneficial to the ESD level. The new proposed DS-DESD protection scheme with a total capacitance of 200 fF from the ESD diodes has been successfully verified in a 0.25-mum CMOS process to sustain a human-body-model ESD level of greater than 8 kV     

2.4GHz低噪声放大器的全芯片ESD保护设计

设计并流片验证了一种0.18μmRFCMOS工艺的2.4GHz低噪声放大器的全芯片静电放电(ESD)保护方案。对于射频(RF)I/O口的ESD防护,主要对比了二极管、可控硅(SCR)以及不同版图的互补型SCR,经流片与测试,发现岛屿状互补型SCR对I/O端口具有很好的ESD防护综合性能。对于电源口的ESD防护,主要研究了不同触发方式的ESD保护结构,结果表明,RCMOS触发SCR结构(RCMOS-SCR)具有良好的ESD鲁棒性和开启速度。基于上述结构的全芯片ESD保护设计,RF I/O口采用岛屿状布局的互补SCR结构的ESD防护设计,该ESD防护电路引入0.16dB的噪声系数和176fF的寄生电容,在人体模型(HBM)下防护能力可达6kV;电源口采用了RCMOS-SCR,实现了5kV HBM的ESD保护能力,该设计方案已经在有关企业得到应用。     

深亚微米CMOS电路多电源全芯片ESD技术研究

深亚微米CMOS电路具有器件特征尺寸小、复杂度高、面积大、数模混合等特点,电路全芯片ESD设计已经成为设计师面临的一个新的挑战。多电源CMOS电路全芯片ESD技术研究依据工艺、器件、电路三个层次进行,对芯片ESD设计关键点进行详细分析,制定了全芯片ESD设计方案与系统架构,该方案采用SMIC0.35μm 2P4M Polycide混合信号CMOS工艺流片验证,结果为电路HBM ESD等级达到4 500 V,表明该全芯片ESD方案具有良好的ESD防护能力。