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共 38 页 A Prof. Dong Shurong ESD Lab of Zhejiang University Supported by IEEE, ESDA and ZJU Outline Chapter 1, Introduction Chapter 2, ESD Measurement Analysis HBM/MM/CDM/TLP/ZAP/FA/Other Methods Chapter 3, ESD Protection Device Diode/BJT/MOS/SCR/Others Chapter 4, ESD Protection Circuit Input/Output/Power Clamp Chapter 5, Advanced ESD Protection Design Mixed Signal/RF /Whole Chip / Layout/ ESD–Circuit Interaction/simulation ESD造成的失效机理主要热击穿和电击穿。例如：(1) 2KV的HBM脉冲可以产生0.91微卡热量，会使160*1.2*5um的晶体管升温2470度，Si熔点1415度，Al熔点660度；(2)栅氧的击穿场强是8~10 MV/cm,对于180nm/1.8v的CMOS工艺,栅氧厚度一般是3.5nm，所以当栅压超过 4V就会出现击穿现象。 新工艺对ESD保护影响 1，Main ESD standard Test Model: (1)HBM (2)MM (3)CDM (4)Other:FIM/IEC/E-Gun 2， Main Analysis methods: (1)TLP/ZAP/Lautch-up (2)Failure Analysis (3)Other Methods 主要仪器 测试原理 测试顺序：造成IC损坏的最低ESD测试电压称为ESD failure threshold， IC损坏是指：绝对漏电流、相对I-V漂移、功能观测法  (1)I/O Pin间 (2)Pin-to-Pin间 (3)Vdd-to-Vss间 (4)Analog-Pin (5)CDM (1)TLP (2)Failure Analysis (3)Other Methods Standard JEDEC1996:将正或负脉冲加到VDD/VSS/I/O，测试SCR触发与否: P-N结边缘损伤，对应漏电流10uA以下； P-N结穿通，对应漏电流1~1000uA之间； 栅氧击穿，对应漏电流10mA左右； 导体损伤，如Al-Si共晶铝钉，对应漏电流mA量级； 需要用光学显微镜、金相显微镜、扫描电镜、场发射电镜以及透射电镜，以及液晶或偏振光等观察。 ESD 保护电路的作用是: 当ESD 脉冲出现后，能提供一条低阻抗的放电通路，并能够将电压钳位在一定水平。该通路对ESD 脉冲的开启速度快于内部电路，对正常工作影响较小，包括较小漏电流、寄生、栓锁等。 一般来说，ESD器件的工作I-V有两种形式： 二极管：图可以看出正向的泄流能力大于反向，所以一般采用正向的方式，导通电压0.6V左右。 载流子浓度分布 正反馈方式 正反向I-V特性 电阻：多晶硅、p+/n+及其阱扩散电阻，存在载流子饱和速度，进入非线性电阻区 Chapter 4, ESD PROTECTION CIRCUIT Input Design Output Design Power Clamp Design 1，Mixed-Signal Circuit ESD Protection Design 2 ，RF Circuit ESD Protection Design 3 ，Whole-Chip ESD Protection Design 4 ，Layout of ESD Protection Unit 5 ，ESD–Circuit Interaction 6, Simulation 对于混合信号电路，存在两个问题：在一片混合信号电路IC上，一