CMOS集成电路中电源和地之间的ESD保护电路设计.pdf

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1、电子产品可靠性与环境试验#1H&’""7(I&;接地防护技术!"!#$%&’(#)%&*+,$%!!(-.(""$/-’*!’0(#&’1!’$-"$!2$(’3455$年%&月第’期!"#$集成电路中电源和地之间的%$&保护电路设计姚维连!孙伟锋!吴建辉!东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心"江苏南京’())*+#摘要!讨论了,种常用的!"#$集成电路电源和地之间的%$&保护电路"分别介绍了它们的电路结构以及设计考虑"并用-./012对其中利用晶体管延时的电源和地的保护电路在%$&脉冲和正常工作两种情况下的工作进行了模拟验

2、证$结论证明%在%$&脉冲下"该保护电路的导通时间为,3)4.&在正常工作时"该保护电路不会导通"因此这种利用晶体管延时的保护电路完全可以作为!"#$集成电路电源和地之间的%$&保护电路$关键词!互补型金属氧化物集成电路&静电放电&保护电路&电源和地中图分类号!567,’文献标识码!8文章编号!(+9’:;7+3<’))7=);!""(’!"7!""!"#!!#$$%&’()"*+",)-+,(+.,"/*0,1-,-234%52>8#?20:@0A4"$B6?20:C24D"?BE0A4:FG0<6AH0I4A@8$J!$K.H2

3、L%4D0422M04DN2.2AM1F!24H2MIC$IGHF2A.HB40O2M.0HKP6A4Q04D’())*+P!F04A=670"(8+"%5FM22HK/01A@!"":HI:!#$%$&/MIH21H0I410M1G0H.A4RHF21I4.0R2MAH0I4.ICR2.0D404!"#$J!AM2/MI/I.2RM2./21H0O2@KS5F2DIIR/2MCIMLA412ICHF2%$&/MIH21H0I410M1G0HG.04DHMA4.0.HIMR2@AKTIHFG4R2M%$&/G@.2A4R04UIMV

4、1I4R0H0I40./MIO2RTK-./012S5F21I41@G.0I40.HFAHHF2I4:.HAH2H0L2ICHF2%$&/MIH21H0I410M1G0H0.,3)4.G4R2M%$&/G@.2A4RHF2/MIH21#H0I410M1G0HRI2.4IHUIMV04UIMV1I4R0H0I4S$IHF2D0O24%$&/MIH21H0I410M1G0HG.04DHMA4.0.HIMR2@AK1A4T2U2@@A//@02RHI!%":HI:!$$%$&/MIH21H0I404!"#$J!S9*:;)(/0%!"#$

5、J!&%$&&/MIH21H0I410M1G0H&!"":HI:!$$(引言%$&保护电路$为了达到对集成电路的充分保护"芯片内部所要加入的%$&保护电路主要分为以下随着集成电路制造技术的发展"特征尺寸的不几种%输入[8&)输出[8&以及电源和地Y’Z*断缩小"使得%$&’%@21HMI.HAH01&0.1FAMD2(对集为了检验J!产品的%$&性能"必须对集成电成电路的影响也越来越大$据统计"集成电路(X,路进行%$&测试*在对集成电路产品进行%$&性以上的失效是由%$&引起的Y(Z$为了减小%$&对能测试时"一般分为以下几种情况

6、%集成电路的不利影响"提高集成电路的可靠性和性$=所有输入%输出[8&相对于电源的正向能"最有效的方法就是在集成电路内部加入各种%$&脉冲测试![&模式(&收稿日期!’))7:)7:’(作者简介!姚维连"(*3):#!男!安徽滁州人!东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心硕士研究生!研究方向是集成电路的%$&保护电路设计和WAH1F:G/研究$%(!"#$%"&’#$("$)*)#+!"$,-.’.#$/"$,0’"-#$第!期姚维连等"<4/’集成电路中电源和地之间的&’%保护电路设计!"所有输入"输出#$%相对于电源的负向

7、!简单的电源和地的"#$保护电路&’%脉冲测试!(%模式"#如图1所示%这是一种比较简单的电源和地的#"所有输入"输出#$%相对于地的正向&’%&’%保护电路%它通过二极管形成电源和地之间脉冲测试!#’模式"#的保护器件)2+$其工作原理是&当电源对地有一$"所有输入"输出#$%相对于地的负向&’%负向的&’%脉冲时%此二极管正向导通泄放&’%脉冲测试!(’模式"#电流#当电源相对地有一正向&’%脉冲时%二极%"电源相对于地的正向&’%脉冲测试#管反向击穿将电压钳制在一定的电位并泄放过量的&"电源相对于地的负向&’%脉冲测试$&’%

8、电流$以二极管形成的这种保护电路结构简除此之外%还有另一种重要的&’%测试模式&单%几乎不占面积!可以通过寄生的#(结形成二每一个输入"输出#$%相对于其它所有的输入"输极管"%其缺点是二极管的各项参数受到工艺参数出#$%!接地"的&