ESD Protection Circuit Design in IC V1.0 (NXPowerLite)
更新时间:2023-05-28 04:23:01 阅读量: 实用文档 文档下载
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ESD Protection Circuit Design in IC V1.0 (NXPowerLite)
積體電路 靜電放電 防護電路 的設計
Integrated Circuit Electrostatic Discharge Protection Circuit Design
ESD Protection Circuit Design in IC V1.0 (NXPowerLite)
靜電放電(Electrostatic Discharge) 造成大多數的電子元件或電子系統受到過 度電性應力(Electrical Overstress)破壞 人體、儀器、儲放設備、電子元件 累積 靜電 相互接觸 放電路徑 元件破壞 工作場所 加強對靜電累積的控制 電子元件 防患靜電放電破壞的裝置
ESD Protection Circuit Design in IC V1.0 (NXPowerLite)
靜電放電的模式 人體放電模式 (Human-Body Model, HBM) 機器放電模式 (Machine Model, MM) 元件充電模式 (Charged-Device Model, CDM) 電場感應模式 (Field-Induced Model, FIM)
ESD Protection Circuit Design in IC V1.0 (NXPowerLite)
人體放電模式
ESD Protection Circuit Design in IC V1.0 (NXPowerLite)
人體放電模式 JESD22A-114C Class 1, 0 – 2kV Class 2, 2 – 4kV Class 3, 4 – 16kV
ESD Protection Circuit Design in IC V1.0 (NXPowerLite)
機器放電模式 JESD22A-115A M2, 100 – 200V M3, 200 – 400V M4, 400 – 800V M5, > 800V
ESD Protection Circuit Design in IC V1.0 (NXPowerLite)
機器放電模式 HBM 2kV, peak current ~ 1.3A MM 200V, peak current ~ 3.8A
ESD Protection Circuit Design in IC V1.0 (NXPowerLite)
靜電放電的測試
ESD Protection Circuit Design in IC V1.0 (NXPowerLite)
靜電放電的測試
ESD Protection Circuit Design in IC V1.0 (NXPowerLite)
防護電路之設計
ESD Protection Circuit Design in IC V1.0 (NXPowerLite)
防護電路之設計 靜電放電防護電路 提供ESD電流路徑 以免ESD 放電時 靜電電流流入IC內部電路而造成損傷 輸出PAD, 輸出級大尺寸的PMOS及NMOS元件 遵 守ESD佈局 ESD防謢元件 ESD ESD 輸入PAD, 連接到MOS元件的閘極(gate) 閘極氧化 層是容易被ESD所打穿 ESD防護電路來保護輸入 級的元件 VDD pad與VSS pad, 可能遭受ESD的放電 ESD防 護電路來保護
ESD Protection Circuit Design in IC V1.0 (NXPowerLite)
防護元件之選用 電阻 (Diffusion or poly resistor) 二極體 (p-n junction) 金氧半(MOS)元件 (NMOS or PMOS) 厚氧化層元件 (Field-oxide device) 寄生的雙載子元件 (Bipolar junction transistor) 寄生的矽控整流器元件 (SCR device, p-np-n structure)
ESD Protection Circuit Design in IC V1.0 (NXPowerLite)
防護元件之選用
ESD Protection Circuit Design in IC V1.0 (NXPowerLite)
防護元件之選用 電阻, 阻擋電流 提昇其他元件的ESD耐受 能力 二極體, 順向偏壓~1V 熱量小, 逆向偏壓 ~-14V, 熱量大 MOS元件, 二次崩潰點電流 造成不可回復 性的損傷 SCR元件, 順向偏壓與逆向偏壓~1V 小佈 局面積 承受極高的ESD電壓
ESD Protection Circuit Design in IC V1.0 (NXPowerLite)
防護元件之選用
ESD Protection Circuit Design in IC V1.0 (NXPowerLite)
防護元件之選用(a) Area 20x150 (b) (c) (e) 42x100 8000 500 1.9
180x200 60x100 7000 700 0.194 4000 300 0.667
HBM 500 ESD MM ESD 50 ESD / Area 0.167
ESD Protection Circuit Design in IC V1.0 (NXPowerLite)
CMOS製程 更薄的閘極氧化層(gate oxide) 更短的通道長度(channel length) 更淺的汲極/源極接面深度 LDD(低摻雜濃度汲極)結構 金屬矽化物(silicided)擴散層 嚴重地降低次微米CMOS IC的靜電放電 防護能力
ESD Protection Circuit Design in IC V1.0 (NXPowerLite)
CMOS製程
ESD Protection Circuit Design in IC V1.0 (NXPowerLite)
CMOS製程
ESD Protection Circuit Design in IC V1.0 (NXPowerLite)
CMOS製程 LDD (Lightly-Doped Drain)結構, LDD的汲 極(Drain)及源極(Source) 減低MOS之汲 極端在通道(channel)下的電場強度分佈 克服因熱載子效應(Hot carrier effect) 造 成的I-V特性因使長時間用而漂移的問題 LDD的深度(junction depth)只有約 0.02µm "尖端放電"的現象 破壞輸出級
(output buffer)
ESD Protection Circuit Design in IC V1.0 (NXPowerLite)
CMOS製程
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