基于高分子电压诱导变阻膜的全PCB抗脉冲防护

随着芯片集成度的不断提高,内部互连导线间距越来越小,器件更易在静电作用下受到损害。为提高印制电路板(PCB)在实际应用中抗静电放电(ESD)和电磁脉冲(EMP)的能力,制作了一种高分子电压诱导变阻膜,将其嵌入PCB中形成脉冲吸收网络,使全板具备抗瞬变脉冲能力,实现对ESD和EMP的全系统防护。ESD防护实测结果表明,对比普通PCB,全抗脉冲PCB对静电脉冲有更快的响应速度和更高的释放效率;传输线脉冲(TLP)测试结果表明,采用电压诱导变阻膜的PCB中每一点都具有过电压脉冲吸收能力,电流泄放能力可达50 A以上。

TLP系统在电子产品静电防护设计中的应用

介绍了一款用于电子器件静电放电敏感度测试的传输线脉冲(TLP)测试系统,说明了该系统的测试目的、系统结构、使用方法,并结合测试波形与测试系统各项指标,分析了该测试系统的优越性。

双向可控硅静电防护器件中p型井对静电性能影响的研究

基于0.18μm Bipolar CMOS-DMOS(BCD)工艺,研究讨论了双向可控硅静电防护器件中p型井(PW)位置对器件维持电压以及鲁棒性的静电性能影响,可用于高压静电放电(ESD)保护。利用二维器件仿真平台和传输线脉冲测试系统(TLP),预测和验证了PW的尺寸在高压工艺下对双向对称可控硅性能的影响。测量结果表明,在不增加器件面积的情况下,通过高压对称DDSCR器件PW层次的左侧边界位置缩进,所得的DDSCR_PW器件的正向维持电压(Vh)虽然从30.15 V降低到15.63 V,反向维持电压从26.15 V降低到16.85 V,但与高压对称DDSCR器件相比,高压对称DDSCR_PW器件具有提升失效电流的优点,其正向失效电流从6.68 A增加到18.22 A,反向失效电流从7.07 A增加到9.92 A,论文阐述了产生此现象的原因。

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0.5μm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。

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。

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。

带有硅化物阻挡层的可控硅器件对维持电压的影响

基于0.18μm双极CMOS-DMOS(BCD)工艺,研究并实现了一种阳极和阴极两侧均加入硅化物阻挡层(SAB)的可控硅(SCR)器件,可用于高压静电放电保护(ESD)。利用二维器件仿真平台和传输线脉冲测试系统(TLP),预测和验证了SAB层对可控硅性能的影响。测量结果表明,在不增加器件面积的情况下,通过增加SAB层,器件的维持电压(Vh)可以从3.03 V提高到15.03 V。与传统SCR器件相比,带有SAB层的SCR器件(SCR_SAB)具有更高的维持电压。

保护环对双向可控硅静电防护器件电容特性的影响

本文研究了P型保护环对双向可控硅(DDSCR)静电防护器件寄生电容的影响。在低压工艺下制备了不带保护环的低压双向可控硅(LVDDSCR)和带保护环的低压双向可控硅(LVDDSCR_GR)器件,在高压工艺下制备了不带保护环的高压双向可控硅(HVDDSCR)和带保护环的高压双向可控硅(HVDDSCR_GR)器件。利用B1505A功率器件分析仪测试并讨论了器件的电容特性,同时利用传输线脉冲(TLP)测试仪分析了它们的静电性能。结果表明,保护环的增加对器件静电防护能力无较大影响,但在1MHz的频率下,LVDDSCR_GR的寄生电容由LVDDSCR的1135fF增加到1463fF,HVDDSCR_GR的寄生电容由HVDDSCR的810fF增加到1740fF,其根本原因是由于保护环引入了N型隔离环与P型外延层之间的寄生电容。