Определение параметров устройств защиты от ESD на основе высоковольтных транзисторов

в непосредственной близости заряженными объектами. Он возникает вследствие трибоэлектрического эффекта, т. е. перехода электронов с поверхности одного тела на поверхность другого в результате трения. Чаще всего причиной воздействия ESD на микросхему становится прикосновение человека, переносящего этот заряд.
Повреждение микросхемы ESD разрядом

от электростатического разряда основано открытии паразитного биполярного транзистора (эффект snap-back).

BCD или КМОП технологиям, где в едином технологическом процессе изготавливаются как низковольтные, так и высоковольтные транзисторы.
Высоковольтные транзисторы выполненные в КМОП или BCD технологии как правило, имеют низкий уровень стойкости к ESD из-за тонкого подзатворного диэлектрика (как у низковольтных приборов), наличия высокоомных областей в стоке с высокой плотностью протекающего тока, что приводит к их тепловому разрушению.

КНИ КМОП 180 нм для разработки устройств защиты от электростатического разряда микросхем.
Задачи:
TLP-исследование 40В NMOS транзисторов разных конструкций с заземленным затвором
TLP-исследование 40В NMOS транзисторов с запускающей схемой выполненной на цепочке диодов Зенера
Исследование конструкций транзисторов
Определение основных ESD характеристик исследуемых транзисторов (напряжения пробоя, ток вторичного пробоя)

способ воздействия на тестируемое устройство переводящее его
в режим большим токов, близкий к ESD-событию.
TLP-тестре – устройство, позволяющее поддавать импульсы с зараженного кабеля
и контролировать ток и напряжение на тестируемом устройстве.

выполненного по технологии КНИ КМОП 180нм.

45 В) 

Сечение 40В NMOS транзистора B-типа (по спецификации напряжение пробоя сток-подложка 46 В)

Схема ggMOS транзистора

Схема ggMOS с запуском на цепочке из 4 и 8 диодов Зенера

NMOS транзистор A-типа шириной 720 мкм.
Напряжение необратимого пробоя Vbd~57 В.

40В NMOS транзистор A-типа шириной 1080 мкм.
Напряжение необратимого пробоя Vbd~52 В.

TLP-характеристики - черный график,
Утечка при -0.5 В – синий график,
Утечка при 5 В – красный график.

Протекание тока при пробое перехода сток-подложка

транзистор A-типа шириной 1800 мкм с запуском на цепочке из 4х диодов.
Напряжение срабатывания ~ 17.5 В. Необратимый пробой при Vbd~28 В.
Уровень стойкости ~ 3.6 кВ HBM ESD 

40В NMOS транзистор A-типа шириной 1800 мкм с запуском на цепочке из 8и диодов.
Напряжение срабатывания ~ 36 В. Необратимый пробой при Vbd~42 В.
Уровень стойкости ~ 1.8 кВ HBM ESD  

В момент теплового разрушения импульсная мощность транзисторов слева и справа составила 67.2 Вт и 50.4 Вт, что в 37 и 28 раз превышает допустимую мощность в статическом режиме.

TLP-характеристики - черный график,
Утечка при -0.5 В – синий график,
Утечка при 5 В – красный график.

Двукратное увеличение напряжения срабатывания снизило ток теплового разрушения в два раза.

– синий график,
Утечка при 5 В – красный график.

40В NMOS транзистор В-типа шириной 1200 мкм
и длиной канала 0.55 мкм.
Напряжение срабатывания ~ 52 В.
Необратимый пробой при Vbd~60.5 В.
Сопротивление в открытом состоянии Ron~19 Ом.

40В NMOS транзистор В-типа шириной 1200 мкм
и длиной канала 1 мкм.
Напряжение срабатывания ~ 52 В.
Необратимый пробой при Vbd~62 В.
Сопротивление в открытом состоянии Ron~19 Ом.

Сечение 40В NMOS транзистора B-типа