深亚微米混合信号全芯片ESD电路设计

随着CMOS工艺的发展,集成电路元件的尺寸持续减小,芯片的静电放电(ESD)保护设计受到了更大的挑战.从系统的角度出发,采用电压域分别保护后通过隔离器件连接的方法完成了对深亚微米芯片ESD保护系统的设计.设计中分析了传统输出端保护可能存在的问题,并采用稳妥的方法对输出端进行了保护.这种架构提高了整个芯片的抗ESD能力,节省了芯片面积,达到了对整个芯片提供全方位ESD保护的目的.设计采用TSMC 0.18 μm工艺,测试结果验证了该设计的有效性.     

深亚微米大容量PROM芯片ESD保护技术

从全芯片角度出发,采用多电源ESD架构和全芯片ESD设计,对整颗芯片提供全方位的ESD保护,介绍了基于0.18μm CMOS工艺设计的大容量PROM芯片的ESD设计技术。同时,通过对高压编程引脚的ESD加固设计,提高了芯片的整体抗ESD能力。最终产品ESD测试满足项目要求。     

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。     

聚积提升LED驱动芯片的ESD防护能力以提高客户产品质量

聚积科技的LED驱动芯片皆内建ESD防护架构,为了提升ESD防护能力,聚积所推出的新产品更由传统的HBM ESD 2kV提升四倍至HBM ESD 8kV以上,以保护电路,不但提高客户的产品质量,也兼而降低生产及维修成本。     

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。     

一种系统级封装的ESD保护技术

介绍了一种系统级封装(SiP)的ESD保护技术.采用瞬态抑制二极管(TVS)构建合理的ESD电流泄放路径,实现了一种SiP的ESD保护电路.将片上核心芯片的抗ESD能力从HBM 2 000 V提升到8 000 V.SiP ESD保护技术相比片上ESD保护技术,抗ESD能力提升效果显著,缩短了开发周期.该技术兼容原芯片封...     

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。     

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。     

用于16通道16位D/A转换器的全芯片ESD保护电路

ESD保护电路是保证集成电路可靠性的重要电路之一。具有较大芯片面积和较多电源域的集成电路给全芯片ESD保护电路的设计带来挑战。基于0.6 μm CMOS工艺,设计了一种全芯片ESD保护电路,应用于5个电源域的16通道16位D/A转换器中。该D/A转换器的抗ESD能力大于2 000 V,芯片尺寸为9 mm × 9 mm。     

多电源混合电压SoC的全芯片ESD设计实例

SoC是含有微处理器、外围电路等的超大规模集成电路,具有器件特征尺寸小、复杂度高、面积大、数模混合等特点,SoC的ESD设计成为设计师面临的一个新的设计挑战。文章详细介绍了一个复杂的多电源、混合电压专用SoC芯片的全芯片ESD设计方案,并结合电路特点仔细分析了SoC芯片ESD设计的难点,提出了先工艺、再器件、再电路三个层次的分析思路,并将芯片ESD总体解决方案中的关键设计重点进行了逐一分析,最后给出了全芯片ESD防护架构的示意图。该SoC芯片基于0.35μm 2P4M Polycide混合信号CMOS工艺流片,采用文中提出的全芯片ESD防护架构,使该芯片的HBM ESD等级达到了4kV。     

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。     

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。     

深亚微米工艺中场氧器件静电防护能力的研究

研究了FOD在输入、输出和电源箝位部分ESD的工作特点,在0.18μm5V EEPROM CMOS工艺下流片、测试并分析了针对输入、输出和电源箝位的三种主流的ESD保护FOD器件,通过传输线脉冲测试仪的测量,重点分析了特征尺寸对器件ESD特性的影响及其设计方法。结果表明:影响FOD的ESD性能的主要因素是沟道长度、漏极长度和漏极接触孔到有源区的距离;增加沟道长,可适当提高FOD的ESD开启电压,但是会降低ESD防护性能;增加FOD的漏极长度和漏极接触孔到有源区的距离,可以提高FOD的ESD防护性能。提出了一种新型的浮体多晶硅岛屿型FOD结构,该结构不但结构简单,而且具有良好的ESD防护性能。     

亚微米CMOS电路中VDD-VSS ESD保护结构的设计

文章根据一个实际电路中ESD保护结构的设计,引出了一种亚微米CMOS IC中基于RC延迟而设计的VDD-VSS之间直接电压钳位结构,并结合例子中此结构前后的修改优化对该结构进行了详细的仿真分析。进一步比较了两种VDD-VSS电压钳位结构的优劣。最后阐述了亚微米CMOS电路的设计中,全芯片ESD结构的有效设计。     

Whole-chip ESD protection design with efficient VDD-to-VSS ESDclamp circuits for submicron CMOS VLSI

A whole-chip ESD protection design with efficient VDD-to-VSS ESD clamp circuits is proposed to provide a real whole-chip ESD protection for submicron CMOS IC's without causing unexpected ESD damage in the internal circuits. The efficient VDD-to-VSS ESD clamp circuit has been designed to provide a low-impedance path between the VDD and VSS power lines of the IC during the ESD-stress condition, but this ESD clamp circuit is kept off when the IC is under its normal operating condition. Due to the parasitic resistance and capacitance along the VDD and VSS power lines, the ESD-protection efficiency is dependent on the pin location on a chip. Therefore, an experimental test chip has been designed and fabricated to build up a special ESD design rule for whole-chip ESD protection in a 0.8-μm CMOS technology. This whole-chip ESD protection design has been practically used to rescue a 0.8-μm CMOS IC product with a pin-to-pin HBM ESD level from the original level of 0.5 kV to become above 3 kV     

IC设计中的ESD保护技术探讨

ESD是集成电路设计中最重要的可靠性问题之一。IC失效中约有40%与ESD/EOS(电学应力)失效有关。为了设计出高可靠性的IC,解决ESD问题是非常必要的。文中讲述一款芯片ESD版图设计,并且在0.35μm 1P3M 5V CMOS工艺中验证,成功通过HBM-3000V和MM-300V测试。这款芯片的端口可以被分成输入端口、输出端口、电源和地。为了达到人体放电模型(HBM)-3000V和机器放电模型(MM)-300V,首先要设计一个好的ESD保护网络。解决办法是先让ESD的电荷从端口流向电源或地,然后从电源或地流向其他端口。其次,给每种端口设计好的ESD保护电路,最后完成一张ESD保护电路版图。     

Nitride-Based Schottky Barrier Sensor Module With High Electrostatic Discharge Reliability

In this study, we proposed and realized a nitride-based Schottky barrier sensor module with high electrostatic discharge (ESD) reliability. By including a Si-based ESD protection chip into the module, we can significantly enhance endurable ESD voltages under both forward and reverse human-body-mode (HBM) ESD stresses. It was found that the fabricated module can endure reverse HBM ESD stress of 7.5 KV and forward HBM ESD stress larger than 8 KV. It was also found that the inclusion of the Si-based ESD protection chip will not result in a decrease in detector responsivity