SCR 기반 양방향성 ESD보호회로의 설계 변수 변화에 따른 전기적 특성의 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 높은 홀딩 전압을 갖는 SCR(silicon-controlled rectifier)기반 양 방향성 ESD 보호회로를 제안하였다. 일반적인 ESD 보호회로와 달리 양방향의 ESD Stress mode의 방전경로를 제공하며 높은 홀딩전압으로 latch-up면역 특성을 갖어 효과적인 ESD보호를 제공한다. 또한, 높은 홀딩전압을 위한 설계변수인 Gate Length와 N+bridge Length의 길이 변화에 따른 시뮬레이션을 Synopsys사의 TCAD 시뮬레이터를 사용하여 확인 하였다. 시뮬레이션 결과 2.1V에서 6.5V까지 홀딩 전압의 증가로 latch-up 면역 특성을 개선 하였으며, 기존 SCR보다 6.5V의 낮은 트리거 전압특성을 갖고 있어 제안된 ESD 보호 회로는 5V 이상의 공급전압을 갖는 application에 적용 가능하다. In this paper, we proposed a dual-directional SCR (silicon-controlled rectifier) based ESD (electrostatic discharge) protection circuit. In comparison with conventional SCR, this ESD protection circuit can provide an effective protection against ESD pulses in the two opposite directions, so the ESD protection circuit can be discharged in two opposite direction. The proposed circuit has a higher holding voltage characteristic than conventional SCR. These characteristic enable to have latch-up immunity under normal operating conditions as well as superior full chip ESD protection. it was analyzed to figure out electrical characteristics in term of individual design parameters. They are investigated by using the Synopsys TCAD simulator. In the simulation results, it has trigger voltage of 6.5V and holding voltage increased with different design parameters. The holding voltage of the proposed circuit changes from 2.1V to 6.3V and the proposed circuit has symmetrical I-V characteristic for positive and negative ESD pulse.