一种内嵌NMOS的抗闩锁双向MHVDDSCR

针对双向可控硅(DDSCR)易发生闩锁效应的问题,提出了一种多路高维持电压DDSCR(MHVDDSCR)。在器件的两边嵌入NMOS管,构成电流通路,抽取阱内的空穴与电子,促使反偏PN结内电场增强,提高了维持电压。采用Sentaurus TCAD进行了仿真验证。结果表明,相比于传统LT_DDSCR,MHVDDSCR的触发电压降低了0.61 V,维持电压从2.10 V提高到7.13 V。该器件适用于狭窄ESD设计窗口的模拟IC的双向静电防护。     

一种用于低压防护的新型闩锁免疫双向可控硅

针对传统片上静电放电(ESD)防护器件双向可控硅(DDSCR)的低维持电压特性,设计了一种内嵌多MOS管的新型DDSCR。通过多MOS管组成的旁路通路进行分流,能够增强反偏结电场,从而提高器件抗闩锁能力。基于TCAD进行仿真,模拟TLP测试结果表明,与NLVT_DDSCR相比,新型器件的触发电压基本保持不变,维持电压从3.50 V提高到5.06 V,通过拉长关键尺寸D5,可将器件维持电压进一步提高到6.02 V,适用于电源轨为5 V的低压芯片防护。     

双向可控硅器件在片上静电防护中的应用

设计了一种用于芯片静电放电(ESD)防护的双向可控硅(DDSCR)器件.该器件具有对称性或非对称性骤回I-V特性,可以用于多种应用场合.器件的最优静电防护性能达到94 V/μm.简洁的器件结构用于输入/输出保护,对内部电路的寄生效应小,人体模型ESD测试达到耐压等级3(超过4 kV).在多电源芯片的静电防护中,双向可控硅器件可克服普通器件不能胜任的多模式静电事件的发生.首次提出了双向可控硅器件在高速多媒体接口中静电防护和反向驱动保护的应用.     

用于高压ESD保护的双向LDMOS_SCR结构

基于横向双扩散金属氧化物半导体(LDMOS)的可控硅结构(LDMOS_SCR)因其较强的单位面积电流处理能力和出色的高压特性,通常用于高压下的静电防护。通过将原本浮空的漏极N+分割为对称的P+、N+和P+结构,提出了一种基于LDMOS_SCR的双向防护器件。该器件具有低触发和高维持电压。通过降低形成在栅极区域底部的寄生双极晶体管的发射极注入效率,减少了SCR固有的正反馈增益。基于TCAD进行仿真,实验结果表明,与传统的LDMOS_DDSCR相比,新型器件的触发电压从69.6 V降到48.5 V,维持电压从14.9 V提高到17 V,证明了提出的结构与传统LDMOS_DDSCR器件相比具有出色的抗闩锁能力     

GaAs基大功率激光器静电失效现象的研究

为了判别大功率半导体激光器是否为静电损毁失效,对大功率半导体激光器进行了静电损毁机制的研究。通过测量和表征大功率半导体激光器静电损毁现象,为判别其失效提供有效判据。首先,对GaAs基980 nm大功率半导体激光器(HPLD)分别施加了-200 V,-600 V,-800 V,-1200 V以及+5000 V的静电打击(ESD),每次打击后,测量样品电学参数和光学参数。其次,对打击后的器件进行腐蚀并显微观察其打击后损伤现象。反相ESD后,半导体激光器I-V曲线有明显的软击穿现象,在反向4 V电压下反向1200 V静电打击后漏电为打击的5883854.92倍。正向5000 V静电打击后器件没有明显的软击穿现象,且功率下降很小。在反向ESD后器件腐蚀金电极后表面有明显熔毁现象,正向静电打击后则没有此现象。通过正向静电打击和反向静电打击下器件反应的不同I-V特性和损伤表征,推测正向瞬时大电压大电流下,器件的I-V特性无明显变化,而反向大电压大电流打击会导致I-V曲线出现明显软击穿,功率下降和表面熔毁现象,为判别静电损毁提出了有效判据。     

0.18μm RF CMOS双向可控硅ESD防护器件的研究(英文)

基于传统双向可控硅(DDSCR)提出了两种静电放电(ESD)保护器件,可应对正、负ESD应力从而在2个方向上对电路进行保护。传统的DDSCR通过N-well与P-well之间的雪崩击穿来触发,而提出的新器件则通过嵌入的NMOS/PMOS来改变触发机制、降低触发电压。两种改进结构均在0.18μmRFCMOS下进行流片,并使用传输线脉冲测试系统进行测试。实验数据表明,这两种新器件具有低触发电压、低漏电流(～nA),抗ESD能力均超过人体模型2kV,同时具有较高的维持电压(均超过3.3V),可保证其可靠地用于1.8V、3.3V I/O端口而避免出现闩锁问题。     

高压GGNMOS器件结构及工艺对ESD防护特性的影响

基于高压CMOS工艺,对高压栅极接地N型金属氧化物半导体（Highvoltagegrounded-gate N-metal-oxide-semiconductor, HV-GGNMOS）的静电放电（Electrostatic discharge, ESD）防护性能进行研究。由于强折回特性以及失效电流低,HV-GGNMOS在实际应用中受到限制。本文通过计算机辅助设计技术仿真及传输线脉冲实验研究了工艺参数及版图结构对器件ESD防护性能的影响。结果表明,增加漂移区掺杂浓度可以有效提高器件失效电流;加强体接触和增加漂移区长度可以提高器件的维持电压,但失效电流会有所下降,占用版图面积也会更大。     

一种高维持电压的新型闩锁免疫双向可控硅

传统DDSCR器件过低的维持电压容易造成闩锁效应。提出了一种新型DDSCR,在传统器件阳极与阴极之间加入了浮空高掺杂的N+与P+有源区,通过P+有源区复合阱内的电子,N+有源区将电流通过器件深处电阻较低SCR路径泄放的方式来解决传统器件维持电压过低的问题,提高器件抗闩锁能力。基于TCAD的仿真结果表明,与传统DDSCR相比,新型器件的维持电压从2.9 V提高到10.5 V,通过拉长关键尺寸D₇,可将器件维持电压进一步提高到13.7 V。该器件适用于I/O端口存在正负两种电压的芯片防护。     

功率肖特基二极管反向EOS量化检测及改善

由于抗反向过压或过流冲击能力不足而导致的功率肖特基势垒二极管(SBD)的潜在失效,会影响电路的可靠性,也是器件制造中最难解决的问题.根据SBD特点和应用要求,给出了静电放电(ESD)、反向浪涌电流冲击、单脉冲雪崩能量三种抗反向过电应力(EOS)能力的量化检测方法.针对三种检测方法的特点,明确了失效机理,并从工艺参数、器件结构等方面给出了解决办法.以2 A 100 V SBD芯片为例,通过器件仿真、流片验证,给出了通过p+保护环结深、p+结浓度、外延层厚度、保护环面积等工艺和结构参数改善ESD、反向浪涌电流冲击、单脉冲雪崩能量的方法.提出了一种p+-p-保护环的结构,可提高功率SBD的抗反向瞬态冲击特性.     

一种用于ESD保护的双向SCR特性研究

基于0.35 μm CMOS混合信号工艺,实现了一种用于ESD保护的MDDSCR器件。通过堆叠MDDSCR单元来调整维持电压,结合TLP测试结果,说明了关键尺寸和不同的衬底连接方式对器件特性的影响。堆叠DDSCR正向触发电压(Vt1)和维持电压(VH)随着堆叠器件数量的增加而线性增加,但因为存在额外寄生通路,负向Vt1和VH分别维持在20 V和6 V左右。该器件可实现6 kV以上HBM ESD保护能力,广泛应用于汽车电子、无线基站、工业控制等电源或者信号端的双向ESD保护。     

一种用于片上静电防护的新型闩锁免疫可控硅

可控硅(SCR)被广泛应用于片上静电放电(ESD)防护。由于SCR的低维持电压特性,闩锁问题一直是其应用于高压工艺ESD防护的主要问题。改进设计了一种新型SCR器件,即MOS High-holding Voltage SCR (MHVSCR)。通过对SCR寄生三极管正反馈进行抑制,并提高维持电压,实现了闩锁免疫。详细分析了MHVSCR提高SCR维持电压的可行性、工作原理以及实现步骤。基于Sentaurus TCAD的仿真结果表明:设计的器件将传统器件的SCR维持电压从2.8 V提高至15.88 V,有效实现了SCR在12 V工艺下的闩锁免疫能力。     

Design of novel DDSCR with embedded PNP structure for ESD protection* Xiuwen Bi (毕秀文), Hailian Liang (梁海莲), Xiaofeng Gu (顾晓峰)?, Long Huang (黄龙)

通过在常规双向可控硅器件(DDSCR)内部嵌入一个PNP结构,提出了一种新型的静电防护(ESD)器件DDSCR-PNP,以提高器件的维持电压(Vh),降低闩锁风险。首先,分析了DDSCR-PNP器件的工作机理,理论分析表明,内嵌PNP结构(PNP_2)使器件具有很好的电压箝位能力。然后,基于0.35 μm Bipolar-CMOS-DMOS工艺制造了实验器件,并利用Barth 4002传输线脉冲测试系统进行了分析。测试结果证明了DDSCR-PNP的Vh比传统DDSCR高得多,而且通过调节P阱宽度可进一步增加Vh。然而,当P阱宽度超过12 μm时,DDSCR-PNP的漏电流(IL)出现明显波动。最后,利用Sentaurus仿真分析了影响Vh和IL的原因。结果表明,横向PNP_2有助于提高Vh并降低IL,但其作用随着P阱宽度的增大而减弱,导致IL随之增大。这种新型的DDSCR-PNP器件为高压集成电路的ESD防护提供了一种有效的解决方案。     

一种新型的高维持电压可控硅

可控硅(SCR)作为静电放电(ESD)保护器件,因具有高的鲁棒性而被广泛应用,但其维持电压很低,容易导致闩锁问题。针对高压集成电路的ESD保护,提出了一种新颖的具有高维持电压的SCR结构(HHVSCR)。通过添加一个重掺杂的N型掺杂层(NIL),减小了SCR器件自身固有的正反馈效应,从而提高了SCR的维持电压。Sentaurus TCAD仿真结果表明,与传统的SCR相比,改进的HHVSCR无需增加额外的面积就可将维持电压从1.88 V提高到11.9 V,可应用于高压集成电路的ESD防护。     

BCR8LM-14LK：功率半导体

瑞萨电子株式会社推出一款高换向性三端双向可控硅开关器件BCR8LM．14LK,支持额定通态电流有效值（IT（RMS）8A和额定断态重复峰值电压（VDRM）700V,可通过单片机（MCU）直接触发。     

LDMOS-SCR ESD器件漂移区长度对器件性能的影响

采用软件仿真一系列的横向扩散金属氧化物半导体(Laterally diffused metal oxide semiconductor,LDMOS)可控硅(Silicon controlled rectifier,SCR)静电放电(Electrostatic discharge,ESD)保护器件,获取工作状态的I-V曲线。结果表明,随着漂移区间距缩小,单位面积的失效电流增大,器件的ESD保护水平提高,但器件的维持电压减小,器件的鲁棒性降低。仿真提取关键点的少数载流子浓度、电流密度、电压强度等电学特性,根据采样结果和理论分析,内部载流子输运能力增强,但导通电阻无明显变化是该现象的内在原因。采用0.5μm 5V/18V CDMOS(Complementary and double-diffusion MOS,互补型MOS和双扩散型MOS集成)工艺流片并测试器件,测试结果证实了仿真结论。为了提高器件的失效电流且不降低维持电压,利用忆阻器无源变阻的特性,提出了一种新型的LDMOS-SCR ESD保护器件(M-ESD器件),理论分析表明,该器件内部忆阻器与寄生晶体管组成的系统能够有效地协同工作,在不增大芯片面积和不降低维持电压的情况下,使器件的失效电流增加,提高器件保护水平。     

隔离型T0220封装三端双向可控硅开关元件

BTAxxx系列高性能三端双向可控硅开关元件（TRIAC）提供8A、12A和16A的可用额定功率,具有35mA和50mA的门触发电流。这些器件提供了一流的隔离性能、适合无缓冲器设计的高门触发电流、可提升噪声免疫性的极佳dV／dt性能和三象限操作。其特点包括：阻塞电压高达800V,额定通态电流达均方根（RMS）16A,对dV／dt具有高达2000V／μs的高免疫性。BTAxxx系列器件非常适合于重视隔离电压、且安全是首要考虑因素的工业和控制应用。     

0.18μm混合信号RFCMOS工艺中新型低触发电压双向SCR静电防护器件的设计

提出了一类新型片上SCR静电放电防护器件,此类器件用于保护芯片双向抗击静电应力.比较和分析了四种双向SCR器件的触发电压.其中采用嵌入pMOS管或nMOS管的双向SCR器件结构具有可调触发电压,低漏电流（~pA）和开启速度快的骤回I-V特性,并且没有闩锁问题.该器件的抗ESD能力可达~94V/μm.此类新型ESD防护器件具有面积小、寄生效应小的特点.     

微电子器件静电损伤实验

在不同的静电放电模型下,通过实验研究了几种典型的半导体器件的静电敏感端对的静电放电情况和灵敏参数,由于外部环境、材料、结构和加工工艺不同,器件的静电损伤模式不同,其最大未损伤阈值和最小损伤阈值也不尽相同.实验结果表明,对于高频低噪声npn型硅三极管来说,反向CB结的静电敏感度要高于反向EB结的静电敏感度;ESD电流注入硅器件不同端对时,灵敏参数一般包括反向击穿电压、直流电流放大系数和反向漏电流,而极间电容和噪声系数对静电不敏感.     

0.18μm混合信号RFCMOS工艺中新型低触发电压双向SCR静电防护器件的设计

提出了一类新型片上SCR静电放电防护器件,此类器件用于保护芯片双向抗击静电应力.比较和分析了四种双向SCR器件的触发电压.其中采用嵌入pMOS管或nMOS管的双向SCR器件结构具有可调触发电压,低漏电流(～pA)和开启速度快的骤回Ⅰ-Ⅴ特性,并且没有闭锁问题.该器件的抗ESD能力可达～94V/μm.此类新型ESD防护器件具有面积小、寄生效应小的特点.     

VS-12EWH06FNx-M3等：整流器

VishayIntertechnology推出18款采用TO-252AA（D—PAK）功率塑料SMD封装、正向电流为4A-15A的200V和600V的FREDPtHyperfast和Ultrafast整流器。这些器件兼具极快的恢复时间、低正向压降和反向电荷，其中包括采用此种封装且正向电流大于10A的600V整流器。