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。     

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。     

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3.3 V电源静电防护的闩锁免疫LVTSCR

传统LVTSCR的维持电压过低,器件容易受到闩锁效应的影响而无法正常关断。为了提高传统LVTSCR的维持电压,基于0.18 μm BCD工艺,提出一种内嵌P型浅阱的新型LVTSCR (EP-LVTSCR)。采用Sentaurus TCAD,对提出的器件进行建模和测试。结果表明,该EP-LVTSCR的维持电压从传统LVTSCR的1.52 V提升到3.85 V,具有免疫闩锁效应的能力,可应用于3.3 V电源的ESD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.     

应用于5 V电压电路的新型闩锁免疫LVTSCR

传统低压触发可控硅(LVTSCR)维持电压过低,应用于片上ESD防护时存在闩锁风险。文章提出了一种嵌入分流路径的LVTSCR。基于0.18 μm CMOS工艺,使用Sentaurus-TCAD软件模拟人体模型,对器件准静态特性进行了分析。结果表明,新型器件在保持触发电压、ESD防护性良好的情况下,有效提高了维持电压。对关键尺寸D6进行优化,该器件的维持电压提高到5.5 V以上,器件可安全应用于5 V电压电路,避免了闩锁效应。     

内嵌PMOS的高维持电压LVTSCR设计

LVTSCR器件结构相对于普通SCR具有低电压触发特性而被广泛用于集成电路的片上静电放电(ESD)防护中。但是在ESD事件来临时,其维持电压过低易发生闩锁(latch-up)效应致使器件无法正常关断。为改进LVTSCR这一缺陷,提出了一种内嵌PMOS的高维持电压LVTSCR结构,即Embedded PMOS LVTSCR(EP-LVTSCR)。该结构基于内嵌PMOS组成的分流通路抽取阱内载流子,抑制寄生晶体管PNP与NPN正反馈效应,来提高器件抗闩锁能力;通过Sentaurus TCAD仿真软件模拟0.18μm CMOS工艺,验证器件的电流电压(I-V)特性。实验结果表明,与传统LVTSCR相比较,EP-LVTSCR的维持电压从2.01 V提升至4.50 V,触发电压从8.54 V降低到7.87 V。该器件具有良好的电压钳位特性,适用于3.3 V电源电路芯片上静电防护应用。     

基于RC触发NMOS器件的ESD电路设计

研究了基于电阻(R)电容(C)触发n型金属氧化物半导体(NMOS)器件的静电放电(ESD)电路参数与结构的设计,讨论了电阻电容触发结构对ESD性能的提升作用,研究了不同RC值对ESD性能的影响以及反相器结构带来的ESD性能差异,并讨论了在特定应用中沟道放电器件的优势。通过一系列ESD测试电路的测试和分析,发现电阻电容触发结构可以明显提高ESD电路的保护能力,其中RC值10 ns设计的栅耦合NMOS(GCNMOS)电路具有最高的单位面积ESD保护能力,达到0.62 mA/μm2。另外对于要求触发电压特别低的应用场合,RC值1μs设计的GCNMOS电路将是最好的选择,ESD能力可以达到0.47 mA/μm2,而触发电压只有3 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。     

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。     

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.     

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.     

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。     

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。     

一种用于片上静电保护的超低电压触发晶闸管

本文报告了一种用于静电保护的新型晶闸管。该器件已经在晶圆代工厂的0.18微米CMOS工艺线上成功实现,且无需增加任何额外的光罩或工艺步骤。这一新型的超低电压触发晶闸管的触发电压低至6.7V,静电保护能力超过50mA/μm,为芯片提供了有效的静电保护。相比于传统的中等电压触发晶闸管,这一新结构不仅具有更低的触发电压,而且在正向和反向两种静电测试下均具有更好的静电保护能力。     

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。     

VBUS053AZ-HAF：超薄ESD保护阵列

Vishey推出新型超薄ESD保护阵列VBUS053AZ-HAF，该器件具有低电容和低漏电流，可保护USB-OTG端口免受瞬态电压信号损坏。新器件在工作电压为5．5V时提供三线USBESD保护，在工作电压为12V时提供单线VBUS保护。