• 전기전자학회논문지
• /
• 제13권1호
• /
• pp.19-29
• /
• 2009

보호용 NMOS 소자 또는 lvtr_thyristor 소자를 사용하는 고주파 CMOS IC용 입력 ESD 보호회로 방식을 대상으로, 2차원 소자 시뮬레이터를 이용하는 DC 해석, 혼합모드 과도해석 및 AC 해석을 통해 보호용 소자내 격자온도 상승 및 입력버퍼단의 게이트 산화막 인가전압 측면에서의 HBM ESD 보호강도에 대한 심도 있는 비교 분석을 시도한다. 이를 위해, 입력 ESD 보호회로가 장착된 CMOS 칩의 입력 HBM 테스트 상황에 대한 등가회로 모델링 방법을 제시하고, 5가지 HBM 테스트 모드에 대해 최대 4개의 보호용 소자를 포함하는 혼합모드 과도 시뮬레이션을 시행하고 그 결과를 분석함으로써 실제 HBM 테스트에서 발생할 수 있는 문제점들에 대한 상세한 분석을 시도한다. 이러한 과정을 통해 고주파용 입력 보호회로로서의 두 가지 보호방식의 장단점에 대해 설명하는 한편, 각 보호용 소자의 설계와 관련되는 기준을 제시한다.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제26권3호
• /
• pp.520-523
• /
• 2022

본 논문에선 기존의 ESD 보호소자보다 간단한 구조의 ESD 보호소자를 제안하였다. 제안하는 새로운 구조는 N+확산영역을 추가하고 브릿지영역과 연결함으로써 추가 NPN 기생 바이폴라 트랜지스터를 동작시켜 전류이득을 낮춘다. 그 결과 제안된 ESD 보호소자는 10.8V의 트리거 전압 및 6.1V의 홀딩전압을 갖는 것을 확인하였다. 이는 5V 어플리케이션에 신뢰성을 가질 것으로 기대되며 높은 감내특성을 가질 것으로 예상된다.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제28권2호
• /
• pp.239-242
• /
• 2024

본 논문에서는 기존의 ESD 보호소자보다 Self-bias를 통하여 전류구동 능력을 향상시킨 ESD 보호소자를 제안하였다. 새로운 제안 구조는 LRSCR구조 기반이며 N+ 확산 영역을 추가하였으며 게이트와 P+ 확산영역을 연결하여 저항을 감소시킨다. 그 결과, 제안된 ESD 보호소자는 11.8V의 트리거 전압과 5.9V의 홀딩 전압을 나타내는 것으로 확인되었다. 저전압용 5V 애플리케이션에 사용될 수 있으며 우수한 전류구동능력을 가지고있을 것으로 기대된다.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제25권4호
• /
• pp.735-740
• /
• 2021

본 논문에서는 기존의 LTDDSCR의 구조를 개선하여 기생 NPN BJT의 낮은 전류이득으로 높은 홀딩전압을 갖는 새로운 ESD 보호 소자를 제안한다. 제안된 보호 소자는 Synopsys사의 TCAD simulation을 이용하여 HBM simulation으로 전기적 특성을 분석하였고 current flow와 impact ionization 및 recombination Simulation으로 추가된 BJT가 동작하는 것을 확인하였다. 또한, 설계변수 D1, D2로 홀딩전압 특성을 최적화하였다. Simulation 수행결과, 새로운 ESD 보호 소자는 기존의 LTDDSCR과 비교하여 높은 홀딩전압을 갖는 것이 검증되었고 대칭적인 양방향 특성을 갖는 것이 확인되었다. 따라서 제안된 ESD 보호 소자는 IC에 적용될시 높은 면적 효율성을 가지며 IC의 신뢰성을 향상시킬 것으로 기대된다.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제8권1호
• /
• pp.136-144
• /
• 2004

2차원 소자 시뮬레이터를 이용한 AC 해석 결과를 토대로 ESD 보호용 소자의 AC 등가회로 모델링을 시도한다. NMOS 보호용 트랜지스터의 AC 등가회로는 다소 복잡한 형태로 모델링되며, 이를 간단히 RC 직렬회로로 모델링할 경우 주파수 영역에 따라 오차가 크게 발생할 수 있음을 설명한다. 또한 싸이리스터형 pnpn 보호용 소자의 등가회로는 간단히 RC 직렬회로로 모델링될 수 있음을 보인다. 추출한 등가회로를 이용한 회로 시뮬레이션에 근거하여, 주요 RF 회로의 하나인 LNA에 ESD 보호용 소자를 장착할 경우 보호용 소자의 기생성분이 LNA의 특성에 미치는 영향에 대해 조사해 본다. NMOS 보호용 트랜지스터를 단순히 커패시터 하나만으로 모델링할 경우 회로특성의 예측에 큰 오류가 발생할 수 있음을 설명한다. 또한 제시한 pnpn 보호용 소자를 사용할 경우 보호용 소자의 장착에 의한 LNA 회로의 특성 열화가 크게 감소될 수 있음을 확인한다.

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제21권10호
• /
• pp.875-880
• /
• 2008

In this paper, we deal with the TLP evaluation results for GGNMOS in ESD protection device of conventional CMOS process. An evaluation parameter for GGNMOS is that repeatability evaluation for reference device($W/L=50\;{\mu}m1.0\;{\mu}m$) and following factors for design as gate width, number of finger, present or not for N+ gurad -ring, space of N-field region to contact and present or not for NLDD layer. The result of repeatability was showed uniformity of lower than 1 %. The result for design factor evaluation was ; 1) gate width leading to increase It2, 2) An increase o( finger number was raised current capability(It2), and 3) present of N+ gurad-ring was more effective than not them for current sink. Finally we suggest the optimized design conditions for GGNMOS in evaluated factor as ESD protection device of conventional CMOS process.

• 한국위성정보통신학회논문지
• /
• 제7권2호
• /
• pp.18-24
• /
• 2012

본 논문에서는 ESD 방지를 위한 최적 방법론에 목표하여 확장된 드레인을 갖는 EDNMOS 소자의 더블 스냅백 현상 및 백그라운 도핑 농도 (BDC)의 영향을 조사하였다. 고전류 영역에서 낮은 BDC를 가진 EDNMOS 소자는 강한 스냅백으로 인해 취약한 ESD 성능과 높은 래치업 위험을 가지게 되나, 높은 BDC를 가진 EDNMOS 소자는 스냅백을 효과적으로 방지할 수 있음을 알 수 있었다. 따라서 BDC 제어로 안정적인 ESD 방지 성능과 래치업 면역을 구현할 수 있음을 밝혔다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
• /
• 제17권3호
• /
• pp.401-410
• /
• 2017

In this work, we show that the excessive lattice heating problem due to parasitic pnp transistor action in the diode electrostatic discharge (ESD) protection device in the diode input protection circuit, which is favorably used in CMOS RF ICs, can be solved by adopting a symmetrical cathode structure. To explain how the recipe works, we construct an equivalent circuit for input human-body model (HBM) test environment of a CMOS chip equipped with the diode protection circuit, and execute mixed-mode transient simulations utilizing a 2-dimensional device simulator. We attempt an in-depth comparison study by varying device structures to suggest valuable design guidelines in designing the protection diodes connected to the $V_{DD}$ and $V_{SS}$ buses. Even though this work is based on mixed-mode simulations utilizing device and circuit simulators, the analysis given in this work clearly explain the mechanism involved, which cannot be done by measurements.

• 한국위성정보통신학회논문지
• /
• 제11권4호
• /
• pp.21-26
• /
• 2016

PPS 소자가 삽입된 N형 실리콘 제어 정류기(NSCR_PPS) 소자에서 채널차단영역의 이온주입 변화가 정전기 보호 성능에 미치는 영향을 연구하였다. 종래의 NSCR 표준소자는 on 저항, 스냅백 홀딩 전압 및 열적 브레이크다운 전압이 너무 낮아 마이크로칩의 정전기보호소자로 적용이 어려웠다. 그러나 본 연구에서 제안하는 채널 차단 영역의 이온주입 조건을 변화시켜 각각 변형설계된 소자에서는 채널 차단 이온주입이 정전기 보호성능의 향상에 영향을 주는 중요한 파라미터였으며, CPS_PDr+HNF 구조의 변형소자는 정전기보호소자의 설계창을 만족시키는 향상된 정전기보호성능을 나타내어 고전압 동작용 마이크로 칩의 정전기보호 소자로 적용 가능함을 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
• /
• pp.3-4
• /
• 2009

As device process technology advances, effective channel length, the thickness of gate oxide, and supply voltage decreases. This paper describes a novel electrostatic discharge (ESD) protection device which has current feedback for high ESD immunity. A conventional Gate-Grounded NMOS (GGNMOS) transistor has only one ESD current path, which makes, the core circuit be in the safe region, so an GGNMOS transistor has low current immunity compared with our device which has current feedback path. To simulate our device, we use conventional $0.18\;{\mu}m$ technology parameters with a gate oxide thickness of $43\;{\AA}$ and power supply voltage of 1.8 V. Our simulation results indicate that the area of our ESD protection, device can be smaller than a GGNMOS transistor, and ESD immunity is better than a GGNMOS transistor.