• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제15권6호
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• pp.601-607
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• 2015

A set of novel silicon controlled rectifier (SCR) devices' characteristics have been analyzed and verified under the electrostatic discharge (ESD) stress. A ring-shaped diffusion was added to their anode or cathode in order to improve the holding voltage (Vh) of SCR structure by creating new current discharging path and decreasing the emitter injection efficiency (${\gamma}$) of parasitic Bipolar Junction Transistor (BJT). ESD current density distribution imitated by 2-dimensional (2D) TCAD simulation demonstrated that an additional current path exists in the proposed SCR. All the related devices were investigated and characterized based on transmission line pulse (TLP) test system in a standard $0.5-{\mu}m$ 24 V CDMOS process. The proposed SCR devices with ring-shaped anode (RASCR) and ring-shaped cathode (RCSCR) own higher Vh than that of Simple SCR (S_SCR). Especially, the Vh of RCSCR has been raised above 33 V. What's more, their holding current is kept over 800 mA, which makes it possible to design power clamp with SCR structure for on chip ESD protection and keep the protected chip away from latch-up risk.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제8권2호
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• pp.36-43
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• 2013

본 논문에서는 고전압에서 동작하는 DDIC(display driver IC) 칩의 정전기 보호소자로 사용되는 GG_EDNMOS 소자의 고전류 특성 및 더블 스냅백 메커니즘이 분석되었다. 이온주입 조건을 달리하는 매트릭스 조합에 의한 수차례의 2차원 시뮬레이션 및 TLP 특성 데이타를 비교한 결과, BJT 트리거링 후에 더블 스냅백 현상이 나타났으나 웰(well) 및 드리프트(drift) 이온주입 조건을 적절히 조절함으로써 안정적인 ESD 보호성능을 얻을 수 있었다. 즉, 최적의 백그라운드 캐리어 밀도를 얻는 것이 고전압 동작용 정전기보호소자의 고전류 특성에 매우 중요한 영향을 주는 임계인자(critical factor)임을 알 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.1
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• pp.288-291
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• 2004

Due to the charge compensation effect, SOI(Silicon-On-Insulator) LIGBT with dual-epi layer have been found to exhibit both low forward voltage drop and high static breakdown voltage. In this paper, electrical characteristics of the SOI LIGBT with dual-epi structure is presented. Trenched anode structure is employed to obtain uniform current flowlines and shorted anode structure also employed to prevent the fast latch-up. Latching current density of the proposed LIGBT with $T_1=T_2=2.5{\mu}m,\;N_1=7{\times}10^{15}/cm^3,\;N_2=3{\times}10^{15}/cm^3$ is $800A/cm^2$ and breakdown voltage is 125V while latching current density and breakdown voltage of the conventional LIGBT is $700A/cm^2$ and 55V.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권12호
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• pp.105-112
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• 2009

본 논문에서는 $0.35{\mu}m$ Bipolar-CMOS-DMOS(BCD)공정으로 설계한 스마트 파워 IC 내의 가드링 코너 영역에서 발생하는 비정상적인 정전기 불량을 관측하고 이를 분석하였다. 칩내에서 래치업(Latch-up)방지를 위한 고전압 소자의 가드링에 연결되어 있는 Vcc단과 Vss 사이에 존재하는 기생 다이오드에서 발생한 과도한 전류 과밀 현상으로 정전기 내성 평가에서 Machine Model(MM)에서는 200V를 만족하지 못하는 불량이 발생하였다. Optical Beam Induced Resistance Charge(OBIRCH)와 Scanning Electronic Microscope(SEM)을 사용하여 불량이 발생한 지점을 확인하였고, 3D T-CAD 시뮬레이션으로 원인을 검증하였다. 시뮬레이션 결과를 통해 Local Oxidation(LOCOS)형태의 Isolation구조에서 과도한 정전기 전류가 흘렀을 때 코너영역의 형태에 따라 문제가 발생하는 것을 검증하였다. 이를 통해 정전기 내성이 개선된 가드링 코너 디자인 방법을 제안하였고 제품에 적용한 결과, MM 정전기 내성 평가에서 200V이상의 결과를 얻었다. 통계적으로 Test chip을 분석한 결과 기존의 결과 대비 20%이상 정전기 내성이 향상된 것을 확인 할 수 있었다. 이 결과를 바탕으로 BCD공정을 사용하는 칩 설계 시, 가드링 구조의 정전기 취약 지점을 Design Rule Check(DRC) 툴을 사용하여 자동으로 찾을 수 있는 설계 방법도 제안하였다. 본 연구에서 제안된 자동 검증방법을 사용하여, 동종 제품에 적용한 결과 24개의 에러를 검출하였으며, 수정 완료 제품은 동일한 정전기 불량은 발생하지 않았고 일반적인 정전기 내성 요구수준인 HBM 2000V / MM 200V를 만족하는 결과를 얻었다.

• 한국컴퓨터산업교육학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터산업교육학회 2003년도 제4회 종합학술대회 논문집
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• pp.67-70
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• 2003

In this paper, propose a new structure of MOFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) which is widely application for semiconductor technologies. Eleminate the latch-up effect caused by closed devices when conpose a electronic circuit using proposed devices. In this device have a completely isolation structure, and advantage of leakage current elimination. Each independent devices are isolated by trench-well and oxide layer of SOI substrate. Using trench gate and self aligned techniques reduces parasitic capacitance between gate and source, drain. In this paper, we proposed the new structure of SOI MOSFET which has completely isolation and contains trench gate electrodes and SOI wafers. It is simulated by MEDICI that is device simulator.

• 한국전자파학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.597-602
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• 2008

본 논문은 고출력 전자파에 따른 CMOS IC 소자의 피해 효과와 회복 시간을 알아보았다. 고출력 전자파 발생 장치는 마그네트론을 사용하였고, CMOS 인버터의 오동작/부동작 판별법은 유관 식별이 가능한 LED 회로로 구성하였다. 그리고 고출력 전자파에 의해 오동작된 CMOS 인버터의 전원 전류와 회복 시간을 관찰하였다. 그 결과, 전계 강도가 약 9.9 kV/m에서의 전원 전류는 정상 전류의 2.14배가 증가하였다. 이는 래치업에 의한 CMOS 인버터가 오작동된 것을 확인할 수 있었다. 또한, COMS 인버터의 파괴는 컴포넌트, 온칩와이어, 그리고 본딩 와이어에서 다른 형태로 관찰하였다 위 실험 결과로, 전자 장비의 고출력 전자파 장해에 대한 이해를 돕는데 기초 자료로 활용될 것으로 예측된다.

• ETRI Journal
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• 제38권2호
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• pp.272-279
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• 2016

In this paper, a new structure for an advanced high holding voltage silicon controlled rectifier (AHHVSCR) is proposed. The proposed new structure specifically for an AHHVSCR-based electrostatic discharge (ESD) protection circuit can protect integrated circuits from ESD stress. The new structure involves the insertion of a PMOS into an AHHVSCR so as to prevent a state of latch-up from occurring due to a low holding voltage. We use a TACD simulation to conduct a comparative analysis of three types of circuit - (i) an AHHVSCR-based ESD protection circuit having the proposed new structure (that is, a PMOS inserted into the AHHVSCR), (ii) a standard AHHVSCR-based ESD protection circuit, and (iii) a standard HHVSCR-based ESD protection circuit. A circuit having the proposed new structure is fabricated using $0.18{\mu}m$ Bipolar-CMOS-DMOS technology. The fabricated circuit is also evaluated using Transmission-Line Pulse measurements to confirm its electrical characteristics, and human-body model and machine model tests are used to confirm its robustness. The fabricated circuit has a holding voltage of 18.78 V and a second breakdown current of more than 8 A.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권10호
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• pp.3335-3343
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• 2021

The impact of gamma radiation on a commercial off the shelf microcontroller board has been investigated. Three different tests have been performed to ascertain the radiation tolerance of the device from a nuclear decommissioning deployment perspective. The first test analyses the effect of radiation on the output voltage of the on-board voltage regulator during irradiation. The second test evaluated the effect of gamma radiation on the voltage characteristics of analogue and digital inputs and outputs. The final test analyses the functionality of the microcontroller when using an external, shielded voltage regulator instead of the on-board voltage regulator. The results suggest that a series of latch-ups occurs in the microcontroller during irradiation, causing increased current drain which can damage the voltage regulator if it does not have short-circuit protection. The analogue to digital conversion functionality appears to be more sensitive to gamma radiation than digital and analogue output functionality. Using an external, shielded voltage regulator can prove beneficial when used for certain applications. The collected data suggests that detaching the voltage regulator can extend the lifespan of the platform up to approximately 350 Gy.

• 전기전자학회논문지
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• 제26권3호
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• pp.520-523
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• 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
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• 제25권4호
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• pp.735-740
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• 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.