气体微机电传感系统中的片上ESD保护

本文提出了一种应用于微机电系统嵌入式传感器片上系统新工艺上的静电放电防护器件的电路结构。这个静电放电防护结构采用了以地端为参考电位的,多指条晶闸管类器件,包括以下几个部分1）输入/输出防护,2）电源钳位3）微机电处理过程中的内部传感器电极。本工作也提出了一种在有限的芯片面积下实现静电放电防护等级要求的多指条版图布局。这种静电放电防护设计体系在器件级和片上系统级都得到了测试和验证,有效性和鲁棒性都得到了证实。测试数据表明采用了本防护体系的片上系统在不引入闩锁,漏电流只有10-10A的情况下承受了4.1kV的人体放电模式的静电测试。     

高速小回滞双向SCR的ESD防护器件设计

针对可控硅(SCR)结构的静电放电(ESD)防护器件触发电压高、电压回滞幅度大以及开启速度慢等问题,设计了一种RC触发内嵌PMOS DDSCR(DUT3)器件.基于0.35μm Bipolar-CMOS-DMOS工艺制备了传统DDSCR(DUT1)、内嵌PMOS DDSCR(DUT2)和DUT3三种器件,利用传输线脉冲系统测试了它们的ESD特性.实验结果表明:与DUT1相比,DUT2触发电压从31.3 V下降至5.46 V,维持电压从3.59 V上升至4.65 V,具有窄小的电压回滞幅度.但是,由于DUT2内嵌PMOS常处于开态,导致DUT2器件漏电流高达10-2 A量级,不适用于ESD防护.通过在DUT2内嵌的PMOS栅上引入RC触发电路,提供固定栅压,获得的DUT3不仅进一步减小了电压回滞幅度,同时具有12.6 ns极短的器件开启时间,与DUT1相比,DUT3开启速度提高了约71.5%,漏电流稳定在10-10 A量级.优化的DUT3器件适用于高速小回滞窄ESD设计窗口低压集成电路的ESD防护.