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高压(high-voltage,HV)集成电路已经广泛应用于开关电源、电源管理、汽车电子产品以及驱动电路等应用上,这使得越来越多便携式消费类电子产品普及。在高压集成电路中,静电放电(electrostatic discharge,ESD)防护能力已经作为评估产品可靠性的重要指标之一。在高压集成电路中,硅控整流器(SCR)成为人们研究的热点。在ESD应力下,双载流子注入效应和SCR寄生的NPN管和PNP管的正反馈机制使SCR获得很低的维持电压,这将会导致它作为电源(VDD)到地(GND)间的钳位电路(power-rail clamp circuit)使用时容易发生闩锁(latch up)。目前,增加ESD器件的抗闩锁能力的一种方法是增加触发电流或维持电流大于发生闩锁效应最小的触发电流,另一种是增加其维持电压(V_h)大于集成电路的工作电压(VDD)。本文主要的内容如下:在本论文中,从传统CMOS工艺ESD基本防护器件和高压ESD基本防护器件的特性对比研究入手,分析了高压ESD器件鲁棒性很弱的原因以及高压IC静电保护存在的困难和挑战。基于0.18-μm BCD和12V BJT两种不同的高压工艺,通过仿真和流片测试手段,进行器件级和电路级的ESD防护设计研究。首先,介绍了ESD相关的三种物理测试模型和两种特殊测试评估模型;分析了四种ESD防护基础器件特性;介绍了之前的抗闩锁效应的四种器件类型。其次,本论文根据高压ESD防护器件的设计窗口和Kirk效应对高压ESD保护器件的影响,研究了BCD工艺下的NLDMOS器件,并利用嵌入SCR的方法减小由Kirk效应导致的弱鲁棒性问题。提出了一种自触发堆叠硅控整流器(Self-triggered stacked silicon-controlled rectifier structure,STSSCR),它采用堆叠方式实现闩锁效应高免疫能力并得到成功验证,该器件包含一个MLSCR和多个DTSCRs,随着堆叠数目增加保持触发电压基本不变且能有效地提高维持电压。最后,本论文探讨了在实际工程应用的电路级高压ESD全芯片防护,要满足两两引脚之间都存在静电放电通路,需要利用总线的方法构建ESD保护网络。从分析高压12V BJT工艺特点入手设计了不同应用要求的ESD单体器件,再根据高压IC的端口电路,将满足要求的单体器件接入电源轨总线,提出全芯片ESD保护方案,并进行流片和测试。