用于ESD防护的PDSOI NMOS器件高温特性

研究了基于0.18μm部分耗尽型绝缘体上硅(PDSOI)工艺的静电放电(ESD)防护NMOS器件的高温特性。借助传输线脉冲(TLP)测试系统对该ESD防护器件在30~195℃内的ESD防护特性进行了测试。讨论了温度对ESD特征参数的影响,发现随着温度升高,该ESD防护器件的一次击穿电压和维持电压均降低约11%,失效电流也降低近9.1%,并通过对器件体电阻、源-体结开启电压、沟道电流、寄生双极结型晶体管(BJT)的增益以及电流热效应的分析,解释了ESD特征参数发生上述变化的原因。研究结果为应用于高温电路的ESD防护器件的设计与开发提供了有效参考。     

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。     

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。     

一种新型结构栅耦合ggNMOS ESD保护电路研究

针对现有栅耦合NMOS(gate coupled NMOS,gcNMOS)静电放电(electrostatic discharge,ESD)保护电路对特定ESD脉冲不能及时响应造成的“触发死区”现象,本文提出了一种全新结构的栅耦合栅接地NMOS(gate coupled gate grounded NMOS,gc-gg...     

NMOS器件ESD特性模拟

NMOS管I-V曲线在ESD(electrostatic discharges)脉冲电流作用下呈现出反转特性,其维持电压VH、维持电流IH、触发电压VB、触发电流IB以及二次击穿电流等参数将会影响NMOS管器件的抗ESD能力。文章通过采用SILVACO软件,对1.0μm工艺不同沟长和工艺条件的NMOS管静电放电时的峰值电场、晶格温度以及VH进行了模拟和分析。模拟发现,在ESD触发时,增加ESD注入工艺将使结峰值场强增强,VH减小、VB减小,晶格温度降低;器件沟长和触发电压VB具有明显正相关特性,但对VH基本无影响。最后分析认为NMOS管ESD失效主要表现为高电流引起的热失效,而电场击穿引起的介质失效是次要的。     

基于0.18μm工艺的I/O端口ESD防护设计

当两个拥有不同电势的物体接触时,电势差会导致电荷流动,从而产生放电,这种现象称为静电放电(Electrostatic Discharge,ESD)。ESD所产生的瞬间高电压和大电流,会烧毁击穿半导体中的器件,最终导致整个半导体芯片永久性失效。随着硅基CMOS工艺技术的不断进步,由ESD引起的失效问题也随着特征尺寸的变小而日益严重。首先分析了几种常见的静电放电模式以及测试模型,随后基于SMIC公司0.18μm BCD工艺,在传统GGNMOS抗辐照ESD结构基础上进行优化,设计一款GGNMOS+RC Power Clamp抗ESD结构。经流片测试后,证明该款电路抗ESD能力强,且性能稳定。     

飞思卡尔6GHz的新设备

泰科电子Raychem电路保护部推出静电放电(ESD)保护器件,进一步扩展了其电路保护产品阵营。设计用于U SB2.0、IEEE1394、数字视频接口(D V I)和天线开关的输入/输出端口保护,PESD0402和0603保护器件提供电子行业流行的尺寸大小。这款兼容RoH S的产品能够旁路静电放电,使其避开H D TV、打印机、笔记本电脑、手机和其他便携式设备的敏感电路。本产品在传输线路脉冲(TLP)这项典型的静电放电性能测试中,表现出了优于其他同类部件的性能。其触发和钳位电压低于典型聚合物静电放电器件,从而大幅提高了对敏感电子部件的保护能力。ESD系…     

纵向NPN管ESD保护结构的设计与分析

针对一种5V0.6μm BiCMOS工艺的纵向NPN管,设计了ESD保护结构。为了克服传统纵向NPN管ESD自触发结构触发电压较高的缺陷,提出一种带P+/N阱二极管的改进型自触发ESD结构,利用NPN管集电极与基极之间的寄生电容和二极管作为电容耦合元件。流片及测试结果表明,该保护结构的触发电压得到有效降低,且抗ESD能力超过4kV的人体模型。     

一种用于混合电压芯片的新型ESD防护触发电路

为了降低芯片成本,通过使用低压器件串联的方式构造静电防护触发电路,使芯片在没有使用高压I/O器件的情况下实现了高压电源域的ESD防护。由于该触发电路未使用电容器件,因此有效地降低了ESD触发电路所占用的芯片面积,并且该电路为静态电压触发,其开启时间可远长于一般电容电阻耦合的触发电路。通过在HSPICE中使用类ESD(ESD-like)的方波脉冲,可以看出该电路在发生ESD时能有效地触发ESD器件,而在芯片正常工作时不易因外界干扰而产生误触发。     

一种静电保护用低触发电压PMTSCR器件

提出了一种用于静电放电(ESD)保护的PMOS器件触发SCR器件(PMTSCR)。PMTSCR器件的开启由寄生PMOS的沟道长度、SCR器件寄生阱电阻RPW和RNW决定。器件具有触发电压低的优点。实验结果表明,通过调整PMTSCR器件的结构参数,相比于传统低电压触发SCR器件(LVTSCR),PMTSCR器件的触发电压由6.3 V下降到4.4 V,触发电压减少30%,同时器件的ESD漏电流保持不变。     

基于STFOD结构的IC全芯片保护

在具有输入、输出静电保护的集成电路中,往往会出现非正常的静电损伤。这是由电源与地之间的静电压以及管脚之间的静电压通过内部电源线的放电而引起的。这种静电损伤给芯片的制造和使用带来了很大的困难。在基于传输诊测电路的电源到地NMOS ESD保护结构的基础上,设计了基于衬底触发场氧器件(STFOD)结构的箝位电路和版图,使芯片的静电等级得到大幅提高。     

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.     

改进型OTA模型优化反馈补偿网络设计

正运算跨导放大器(OTA)产生跟差分输入电压成正比的电流源输出。为了在OTA中提供强固的静电放电(ESD)保护性能,OTA输出与封装引脚输出之间的裸片上应用了限流串联保护电阻(RESD)及电压钳位。器件制造商将ESD保护电阻的影响忽略不计,在数据表中没有介绍其参数。然而,在设计电源电路时,忽略ESD保护电阻对OTA输出阻抗的影响     

一种CMOS工艺高速端口的ESD保护设计

随着CMOS工艺的不断深化,CMOS器件开启速度越来越快,有利于设计出更高速的电路及相关接口器件。但随着CMOS工艺深化的同时,器件的栅氧厚度也越来越薄,栅氧的击穿电压大大降低,使得器件更容易受到ESD损伤。采用传统的ESD结构会显著增加节点电容,节点电容的增加会限制电路接口速率的增加。采用中芯国际(SMIC)0.13μm工艺,设计实现了一种ESD保护电路,I/O端口翻转速率达到2 Gbps,对人体模型耐压达到2000 V。经过仿真验证、流片验证,设计的结构达到了该芯片抗静电能力以及端口高速传输速率的要求。     

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.     

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.     

一种抑制ESD保护电路闩锁效应的版图研究

针对具有低压触发特性的静电放电(electrostatic discharge,ESD)保护电路易闩锁的不足,本文结合CSMC0.6μm CMOS工艺,设计了一种可应用于ESD保护电路中的独立双阱隔离布局方案,这种方案不仅可以有效的阻断形成闩锁的CMOS器件固有纵向PNP与横向NPN晶体管的耦合,且兼容原有工艺而不增加版图面积。将此布局方案与常规保护环结构同时应用于笔者研制的具有低压快速触发特性双通路ESD保护电路中,通过流片及测试对比表明,该布局方案在不影响保护电路特性的同时,较常规保护环结构更为有效的克服了保护电路的闩锁效应,从而进一步提升了该保护电路的鲁棒性指标。本文的布局方案为次亚微米MOS ESD保护电路版图设计提供了一种新的参考依据。     

一种用于继电保护的电源钳位静电放电电路

与消费类电子产品相比,用于继电保护的集成电路(IC)面临着更为严苛的静电放电(ESD)环境,需要高可靠性的电源钳位ESD电路,但这会给芯片带来较大的泄漏功耗.针对继电保护电路的ESD需求,提出了一种低漏电型电源钳位ESD电路,减小了ESD触发模块的电容,有效防止了继电保护下快速上电和高频噪声带来的误触发.利用电流镜结构获得大的等效ESD触发模块电容,保证了泄放晶体管的导通时间.利用钳位二极管技术,减小钳位电路触发模块的泄漏电流.基于标准65 nm CMOS工艺对电源钳位ESD电路进行了流片验证,测试结果表明,人体模型(HBM) ESD防护能力可达4 kV,泄漏电流为25.45 nA.     

保护敏感IC元件

数据表说明书之外的正确静电放电(ESD)保护措施 为了成本,集成度和性能等指标,采用高速串行数据接口,并且减小半导体制造布局是非常有必要的.但这种较小的器件更容易受到较低电压和电流所造成的静电损伤.另外,用于高速数据线上的低电容ESD保护器件在电容减小的同时,动态电阻会变大,这会使它们保护系统敏感IC元件的能力变差.     

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.