多指条nMOSFET抗ESD设计技术

利用多指条nMOSFET进行抗ESD设计是提高当前CMOS集成电路抗ESD能力的一个重要手段，本文针对国内某集成电路生产线，利用TLP(Transmission Line Pulse)测试系统，测试分析了其nMOSFET单管在ESD作用下的失效机理，计算了单位面积下单管的抗ESD(Electro Static Discharge)能力，得到了为达到一定抗ESD能力而设计的多指条nMOSFET的面积参数，并给出了要达到4000V抗ESD能力时保护管的最小面积，最后通过ESDS试验进行了分析和验证。     

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。     

采用容性封装技术提高ESD防护性能研究

提出了一种通过在电源线与地线之间加入外部电容以吸收ESD脉冲的新型集成电路ESD保护方法。分析了这种方法在提高产品ESD防护性能方面的可行性,并用TLP设备测量出了一0.1μF电容在吸收4A TLP ESD电流脉冲时电容两端电压随时间的变化曲线以及不同电容值电容吸收4A TLP ESD电流脉冲后的电压随电容变化曲线,理论分析及测试结果均表明这种ESD防护方法能在集成电路承受6000V HBM ESD脉冲时将VDD与GND之间的电压降钳位在0.5V以下。通过将此ESD防护方法应用在SOI微处理器产品和SOI静态随机存储器产品上,成功地将这两款产品的ESD防护能力从1000V提高到了3000V以上,验证了这种容性封装技术在ESD防护方面的优良性能。     

集成电路ESD设计验证技术

传输线脉冲(TLP)测试是当前电路设计工程师研究ESD保护器件特性和进行ESD加固设计的有力工具.分析了ESD应力作用下MOSFET的工作原理,指出精确测试保护器件或电路在ESD大电流应力下的I-V特性曲线,提取特征参数,将有利于ESD加固设计的一次成功;通过对典型TLP测试波形的分析,将TLP试验与器件的大电流响应建立联系;最后对扩散电阻和nMOSFET的TLP典型I-V特性进行了分析,并给出了实际的设计参数.     

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。     

一种CMOS新型ESD保护电路设计

金属氧化物半导体(MOS)器件的缩放技术使集成电路芯片面临着严重的静电放电(ESD)威胁,而目前采用的ESD保护电路由于电流集边效应等原因,普遍存在着抗静电能力有限、占用较大芯片面积等问题。根据全芯片ESD防护机理,基于SMIC 0.18μm工艺设计并实现了一种新型ESD保护电路,其具有结构简单、占用芯片面积小、抗ESD能力强等特点。对电路的测试结果表明,相对于相同尺寸栅极接地结构ESD保护电路,新型ESD保护电路在降低35%芯片面积的同时,抗ESD击穿电压提升了32%,能够有效保护芯片内部电路免受ESD造成的损伤和降低ESD保护电路的成本。     

晶圆级传输线脉冲测试方法

随着晶圆测试技术的发展,晶圆级传输线脉冲(TLP)测试逐渐由封装级向晶圆级转移,晶圆级TLP测试的出现不仅降低了设计成本,同时大大缩短了ESD保护结构的评价周期。针对晶圆级TLP测试方法尚无标准可依的现实情况,结合理论推导过程,从线路搭建、设备校准、结果确认等关键点探索可行而有效的晶圆级TLP测试方法。     

基于SCR结构的纳米工艺ESD防护器件研究

本文主要针对用于ESD防护的SCR结构进行了研究。通过对其ESD泄放能力和工作机理的研究,为纳米工艺下的IC设计提供ESD保护。本文的研究主要集中在两种常见的SCR上,低触发电压SCR(LVTSCR)与二极管辅助触发SCR(DTSCR)。本文也对以上两种SCR结构进行了改进,使得其能够在不同工作环境和相应电压域下达到相应的ESD防护等级。本文的测试与分析基于传输线脉冲测试仪(TLP)与TCAD仿真进行,通过对SCR中的正反馈工作机理的阐述,证明了SCR结构是一种新颖有效的ESD防护器件。     

亚微米集成电路的ESD保护设计

介绍了一种带ESD瞬态检测的VDD-VSS之间的电压箝位结构,归纳了在设计全芯片ESD保护结构时需要注意的关键点;提出了一种亚微米集成电路全芯片ESD保护的设计方案,从实例中验证了亚微米集成电路的全芯片ESD保护设计.     

多电源和多地的片上ESD保护

介绍了集成电路设计中的ESD保护的基本原理和几种常用的保护方法并比较其优劣。提出了在多电源、多地时特殊的ESD保护结构（栅耦合结构及共用泄放回路），以及该结构在不同应用中的变化。     

SCR 器件在深亚微米CMOS静电保护电路中的应用

:CMOS工艺发展到深亚微米阶段,芯片的静电放电(ESD)保护能力受到了更大的限制.因此,对ESD保护的要求也更加严格,需要采取更加有效而且可靠的ESD保护措施.针对近年来SCR器件更加广泛地被采用到CMOS静电保护电路中的情况,总结了SCR保护电路发展过程中各种电路的工作机理.旨在为集成电路设计人员提供ESD保护方面的设计思路以及努力方向.     

Overstress and electrostatic discharge in CMOS and BCD integrated circuits

The ESD qualification of the new technologies is obtained by testing different device structures an comparing the ESD robustness evaluated by means of different testing methods (HBM, MM, CDM and TLP). The influence of the layout parameters on the ESD robustness must also be characterized. In this paper we will present data concerning the ESD robustness of both 0.35 μm CMOS and 0.6 μm smart power (BCD5) protection structures. A study of the influence of layout parameters on the ESD robustness with different test methods (HBM, CDM and TLP) will be given. Failure analysis by means of electrical characterization, Emission Microscopy and SEM inspection will also been presented.     

0．13μm GGNMOS管的ESD特性研究

当ESD事件发生时,栅极接地NMOS晶体管是很容易被静电所击穿的。NMOS器件的ESD保护机理主要是利用该晶体管的骤回特性。文章对NMOS管的骤回特性进行了详细研究,利用特殊设计的GGNMOS管实现ESD保护器件。文章基于0．13μm硅化物CMOS工艺,设计并制作了各种具有不同版图参数和不同版图布局的栅极接地NMOS晶体管,通过TLP测试获得了实验结果,并对结果进行了。分析比较,详细讨论了栅极接地NMOS晶体管器件的版图参数和版图布局对其骤回特性的影响。通过这些试验结果,设计者可以预先估计GGNMOS在大ESD电流情况下的行为特性。     

IC静电放电的测试

本文主要论述了静电放电(ESD)人体放电模式的测试过程,包括测试标准、IC管脚的测试组合、IC失效判别以及静电放电敏感度等级分类等。     

Test structures and testing methods for electrostatic discharge: results of PROPHECY project

The goal of one PROPHECY subtask was to find a set of realistic test patterns for electrostatic discharge (ESD) and propose an appropriate testing method. Starting with basic test structures, a systematic analysis of the layout parameters dependence of the ESD hardness of various CMOS technologies tested according to the Human Body Model (HBM), Transmission Line Pulser (TLP) and socketed Charged Device Model (CDM) hardness has been carried out. Main emphasis has been given to the correlation between results obtained by the different test methods i.e. HBM and TLP, as well as between HBM and socketed CDM. The results obtained on the basic test structures, which are representative of an analogue technology, are compared (i) with results on optimised test patterns, which more realistically emulate the structure of the actual integrated circuits, and (ii), finally with results on several products. It is shown that the results of a careful analysis of the test patterns can be applied to real pads, and at the end, even to products.     

HBM and TLP ESD robustness in smart-power protection structures

In this paper we will present data concerning the ESD robustness of smart power protection structures (BCD technology) for input-output circuits. A comparison between the robustness of “p-body” and “p-well” based structures and a study of the influence of layout parameters on the ESD robustness will be given. The correlation between ESD roubustness obtained with different test methods (HBM and TLP) will be also presented.     

保护环版图结构对ESD防护器件耐压能力的影响

基于华润上华0.5 μm双极-CMOS-DMOS (BCD)工艺设计制备了不同保护环分布情况下的叉指型内嵌可控硅整流器的横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS-SCR)结构器件,并利用传输线脉冲(TLP)测试比较静电放电(ESD)防护器件的耐压能力.以LDMOS-SCR结构为基础,按照16指、8指、4指和2指设置保护环,形成4种不同类型的版图结构.通过器件的直流仿真分析多指器件的开启情况,利用传输线脉冲测试对比不同保护环版图结构的耐压能力.仿真和测试结果表明,改进后的3类版图结构相对于普遍通用的第一类版图结构,二次击穿电流都有所提升,其中每8指设置一个保护环的版图结构二次击穿电流提升了76.36％,其单位面积的鲁棒性能也最好,为相应工艺设计最高耐压值的ESD防护器件提供了参考结构和方法.