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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 구용서
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 단국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
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본 논문에서는 ESD(Electrostatic Discharge)로부터 직접회로를 보호하기 위해 새로운 구조의 SCR(Silicon Controlled Rectifier)기반 ESD 보호소자를 제안한다. 제안된 ESD 보호소자는 낮은 홀딩 전압에 의한 래치-업(Latch-up) 현상을 막기 위한 구조인 AHHVSCR(Advanced High Holding Voltage SCR)에 PMOS를 추가적으로 삽입 하여 래치-업 면역 특성과 높은 감내특성을 갖는다. 제안된 소자의 특성 검증과 동작 특성을 분석하기 위해 기존의 사용되어지는 ESD 보호소자들과 비교 분석하였고, 각각의 설계 변수 D1, D2, D3을 두어 TCAD 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 분석 결과, 제안된 보호 소자는 기존 SCR 기반 ESD 보호 소자보다 높은 홀딩 전압과 감내특성을 갖고 있는 것으로 확인되었다. 또한, 시뮬레이션 검증뿐만 아니라 제안된 ESD 보호소자를 0.18um BCD (Bipolar-CMOS-DMOS) 공정을 통해 제작하였고, TLP(Transmission Line Pulse) 측정을 통해 전기적 특성을 확인하였으며 HBM(Human Body Model) 및 MM(Machine Model)을 통하여 감내특성 측정을 수행하였다. 제작된 SCR 기반 ESD 보호소자는 18.78V의 홀딩 전압을 가지고 8A이상의 2차 항복 전류를 갖는다. 또한, 제안된 보호 소자는 상용화 기준 HBM 2kV, MM 200V 보다 높은 HBM 8kV, MM 800V 이상의 ESD 보호 성능을 확인하였다. 본 논문에서 제안된 SCR 기반 ESD 보호소자는 높은 홀딩 전압과 높은 ESD 감내특성으로 인해 고 신뢰성을 요구하는 집적회로의 ESD 보호 소자로 효과적으로 적용될 수 있다.
목차
Ⅰ. 서론 1Ⅱ. ESD 현상 및 보호 방법 32.1 ESD 현상32.2 반도체에서의 ESD 파괴 현상52.3 ESD 현상의 모델과 측정72.3.1 인체 모델(Human Body Model: HBM)72.3.2 기계 모델(Machine Model: MM)82.3.3 전하 유도 모델(Charged Device Model: CDM)82.3.4 전송 라인 펄스 측정(Transmission Line Pulse)92.4 일반적인 ESD 보호 방법122.4.1 ESD 보호회로의 기본개념 122.4.2 ESD 보호소자와 설계 영역142.4.3 ESD 보호회로의 구성152.4.3.1 패드 기반 ESD 보호회로162.4.3.2 레일 기반 ESD 보호회로172.5 기존의 ESD 보호소자 182.5.1 Resistor182.5.2 Diode182.5.3 GGNMOSFET(Gate Grounded NMOSFET)192.5.4 SCR(Silicon Controlled Rectifier)21Ⅲ. 새로운 구조의 SCR 기반 ESD 보호소자 243.1 SCR 기반 ESD 보호소자의 문제 해결 방안243.2 기존 ESD 보호소자인 AHHVSCR의 구조 및 동작원리263.3 제안된 SCR 기반 ESD 보호소자의 구조 및 동작원리273.4 제안된 ESD 보호소자의 시뮬레이션293.4.1 제안된 ESD 보호소자의 시뮬레이션 특성 분석303.4.2 설계 변수에 따른 전기적 특성 분석333.4.3 혼합 모드 시뮬레이션 분석35Ⅳ. 제안된 SCR 기반 ESD 보호소자의 제작 및 측정 384.1 측정 방법 및 측정 환경 구성 384.1.1 TLP(Transmission Line Pulse) 측정384.1.2 ESD 감내특성(HBM, MM) 측정394.2 제작된 SCR 기반 ESD 보호소자의 측정 및 분석 404.2.1 TLP(Transmission Line Pulse) I-V 특성 분석404.2.2 ESD 감내특성(HBM, MM) 측정 47Ⅴ. 결론 48참고문헌 49영문요약 52
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