用于3.3 V电源的高维持电压ESD防护器件

为了解决传统LVTSCR易发生闩锁效应的问题,提出了一种增强型嵌入P浅阱可控硅(EEP_LVTSCR)结构。通过在传统LVTSCR中NMOS管漏极与阳极之间植入PSD/NSD有源区,引入了额外的复合作用,降低了发射极注入效率;通过NMOS管下方P浅阱增强基区的复合作用,同时降低了PNP、NPN管的电流增益,提高了维持电压。基于0.18 μm BCD工艺,采用TCAD软件模拟了新型EEP_LVTSCR和传统LVTSCR的电流电压(I-V)特性。仿真结果表明,新型EEP_LVTSCR的维持电压从传统的1.73 V提升到5.72 V。该EEP_LVTSCR适用于3.3 V电源的ESD防护。     

一种用于ESD保护的SCR触发电路

介绍一种检测ESD电压并输出触发或关断信号的电路结构。通过对ESD脉冲的上升沿进行分辨,然后输出触发信号从而触发SCR钳位器件对内部电路进行保护,并在ESD脉冲结束时对脉冲下降沿进行检测,从而输出关断信号关断SCR钳位器件,防止闩锁效应的发生。仿真结果显示,该电路能较好地检测ESD脉冲的上升沿或下降沿而输出不同的信号,从而能降低SCR钳位器件的触发电压,并防止闩锁效应。     

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。     

一种非对称双向可控硅静电防护器件的设计

非对称双向可控硅(ADDSCR)是在考虑了保护环结构之后,为使I-V特性曲线对称而设计的非对称结构,但是其维持电压较低,容易闩锁.为了提高传统ADDSCR的维持电压,基于0.18μm BCD工艺,设计维持电压高的HHVADDSCR.经TCAD仿真,证明HHVADDSCR具有高维持电压,避免了闩锁,且器件适用于传输电平在...     

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。     

一种低触发电压的两级防护SCR器件

提出了一种用于降低触发电压的两级防护SCR(TSPSCR).在传统LVTSCR中植入P-ESD层,增设额外的二极管.因为P-ESD层的掺杂浓度较高,该器件能更早发生雪崩击穿而触发第一级泄流路径,从而开启第二级泄流路径.Sentaurus TCAD仿真结果表明,该器件的触发电压从传统器件的10.59 V降低至4.12 V...     

一种用于5 V电源ESD防护的双MOS触发SCR

低电压触发的可控硅器件LVTSCR具有低触发特性,被广泛应用于静电放电(ESD)防护领域。为了避免LVTSCR在工作时发生闩锁效应和潜在失效,基于0.18 μm BCD工艺,提出一种双MOS触发的DMTSCR。TCAD仿真结果显示,相比传统LVTSCR,DMTSCR具有更低的触发电压和更高的维持电压,显著提高了器件的闩锁免疫力,同时消除了传统LVTSCR的潜在失效风险。该器件适用于5 V电源的ESD防护。     

ESD保护结构中的SCR设计

硅控整流器SCR作为晶闸管常用于功率器件,具有再生性和从高阻态到低阻态切换的能力.因此合理设计的SCR能成为非常高效的ESD保护电路.文章介绍了SCR的基本机制,SCR、MLSCR、LVTSCR和SCR组合保护电路的结构,并介绍了具有更好ESD性能的设计和版图.     

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。     

用于电源线间ESD保护的新型高维持电压的SCR-LDMOS器件

The low snapback holding voltage of the SCR-LDMOS device makes it susceptible to latch-up failure,when used in power-rail ESD(electro-static discharge) clamp circuits.In order to eliminate latch-up risk,this work presents a novel SCR-LDMOS structure with an N-type implantation layer to achieve a 17 V holding voltage and a 5.2 A second breakdown current.The device has been validated using TLP measurement analysis and is applied to a power-rail ESD clamp in half-bridge driver ICs.     

用于片上ESD防护的新型高维持电压可控硅

为解决闩锁效应,设计了一种新颖的异质结双极晶体管触发可控硅(NHTSCR)。利用异质结晶体管串联反向异质结晶体管来分流SCR的方法,抑制电导调制效应,提高了维持电压。分析了提高NHTSCR维持电压的可行性,详述工作原理,并给出实现步骤。基于Sentaurus TCAD的仿真结果表明,该NHTSCR的维持电压从传统器件的1.34 V提高到3.72 V,在3.3 V工作电压、0.35 μm SiGe BiCMOS工艺下,有效避免了闩锁效应。     

高压SOI工艺SCR ESD保护器件研究

针对ESD保护器件SCR的维持电压和触发电压难以调整的问题,设计了一种SCR版图形式,这种新型的SCR版图形式可以将维持电压和触发电压进行最优化的调整,同时不改变原有的高压工艺的特点。从而解决了在高压ESD保护领域,使用SCR做ESD保护器件容易引入闩锁效应的问题,是目前高压ESD保护领域较好的解决方案。     

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。     

一种用于5 V电源ESD防护的新型高维持电压MLSCR

针对5 V电源的静电放电(ESD)防护,提出一种利用PMOS管分流的新型优化横向可控硅(PMOS-MLSCR)。相比于传统MLSCR,PMOS-MLSCR具有更高的维持电压和相对较低的触发电压,有效避免了传统MLSCR面临的闩锁风险。基于0.18 μm BCD工艺,采用TCAD仿真模拟PMOS-MLSCR和传统MLSCR,并通过模拟TLP测试器件特性。仿真结果表明,PMOS-MLSCR的维持电压相对于传统MLSCR提升了3.64 V,触发电压降低了1.49 V,并且满足5 V电源ESD防护的设计窗口。     

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。     

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     

High holding current SCRs (HHI-SCR) for ESD protection and latch-up immune IC operation

This paper presents a novel Silicon Controlled Rectifier (SCR) for power line and local I/O ESD protection. The High holding current SCRs (HHI-SCR) exhibits a dual ESD clamp characteristic: low-current high-voltage clamping and high-current low-voltage clamping. These operation modes enable latch-up immune normal operation as well as superior full chip ESD protection. The minimum latch current can be controlled by specific SCR design. The HHI-SCR is demonstrated in a 0.10 μm-CMOS and in a 0.4 μm-BiCMOS technology. The design is area efficient.     

应用于片上ESD防护中新式直通型MOS触发SCR器件的研究

在基于0.13μm CMOS工艺制程下,为研究片上集成电路ESD保护,对新式直通型MOS触发SCR器件和传统非直通型MOS触发SCR进行了流片验证,并对该结构各类特性进行了具体研究分析。实验采用TLP(传输线脉冲)对两类器件进行测试验证,发现新式直通型MOS触发SCR结构要比传统非直通型MOS触发SCR具有更低的触发电压、更小的导通电阻、更好的开启效率以及更高的失效电流。     

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。