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[問題求助] 針對IEC6100-4-2的on-chip ESD 保護設計

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發表於 2008-12-30 15:56:44 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
請問如果我的IC本身已經達到HBM +/-4kV的要求,但是當客戶在system level上打ESD的時候IC內部的電路有部份電晶體被打壞,那麼我還可以做什麼?
( @! {/ [, b( W# o. g2 W9 n有沒有針對IEC 61000-4-2 的on-chip ESD 保護設計? 3 Q5 H) z2 q6 Z& P5 z. c  y- e
我個人認為當IC 啟動的時候,所有ESD Clamp 和ESD diode 是完全在關閉的狀態,所以即使hbm過了+/-4kV,system-level亦不一定過+/-15kV
' a) C0 e; A5 B% H9 W9 V% y我的想法正確嘛?4 M0 q1 F! |8 b# |
謝謝....
 樓主| 發表於 2009-1-10 00:40:29 | 顯示全部樓層
好像沒有人遇到這個問題.....
% ~0 Q( J6 e( d2 L2 |, r- i! j+ o這兒有沒有人負責IC ESD 設計?
發表於 2009-1-17 10:54:01 | 顯示全部樓層
System-Level是說沒有機殼的搭配嗎
  @, R2 w! d  O8 V# I$ L目前這樣的問題+/-15KV也是diode的設計基本值了2 I$ p! f+ h6 b+ `; [- g: s
所以越好的diode啟動保護越快效果越佳1 }, I" c0 |  V0 {
但因為是limit值所以會有穩定的誤差值
5 i2 c, s& {) _7 [) h( ?0 ^/ V大部分要搭配機構去防護
 樓主| 發表於 2009-1-19 15:09:34 | 顯示全部樓層
是呀, 沒有機殼的搭配, 只是加上一些PCB的external component,我們的客戶說打ESD GUN 是把我們的IC被打死,要求我們改善.7 G+ k' L4 Q! z+ L- H" i" R$ N0 V
請問你所說的didoe 是IC PAD 內的diode,還是IC 外的TVS DIODE?
1 B% s9 N$ i1 M- R客戶不用TVS
發表於 2009-1-20 16:04:30 | 顯示全部樓層
原帖由 ritafung 於 2008-12-30 15:56 發表 7 `1 e+ z8 p) E% a# m/ X1 U8 _5 G
請問如果我的IC本身已經達到HBM +/-4kV的要求,但是當客戶在system level上打ESD的時候IC內部的電路有部份電晶體被打壞,那麼我還可以做什麼?
" K5 m/ S/ P  {有沒有針對IEC 61000-4-2 的on-chip ESD 保護設計? ; E* w1 s5 L) h9 v! P
我個人認為當IC 啟動 ...
" t( d! r- f( P: g4 r! \

: w$ @2 r% R  o& E2 |$ W4 Y我有过这方面的经验,我们的片子hbm-6k没有问题,system level 15k也没有问题,外部没有加任何的钳卫器件。不知道你的片子里面用什么样的结构,不要用gcnmos,ggnmos可以用但是目前看来效果不太好,scr的效果很好

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 樓主| 發表於 2009-1-20 18:56:37 | 顯示全部樓層
請問你有沒有做一些ESD detection 的circuit? 我們做的是mix-signal, 很多時候打system level 是IC 當機.. 我可以做些什麼? 我的片子那麼好... 我們的有~100根pin,要達到4kV已經是很好了0 G- A5 x: Z9 v8 F$ C
ESD protection 則用PNDIO + RC-GTNMOS
發表於 2009-1-20 21:08:46 | 顯示全部樓層
"ESD protection 則用PNDIO + RC-GTNMOS",这个是不是代工厂提供的标准IO?
發表於 2009-1-20 21:10:46 | 顯示全部樓層
SCR是不错,但是几乎所有代工厂不推荐,也不提供,LatchUp可能是主要问题。SCR研究的很多,主流量产产品好像不多见。
發表於 2009-1-21 11:42:24 | 顯示全部樓層
原帖由 ritafung 於 2009-1-20 18:56 發表 ( M( R& y$ o6 g6 e7 b( ]: a
請問你有沒有做一些ESD detection 的circuit? 我們做的是mix-signal, 很多時候打system level 是IC 當機.. 我可以做些什麼? 我的片子那麼好... 我們的有~100根pin,要達到4kV已經是很好了) M5 _* o5 r) b( x+ ?' H
ESD protection 則用PNDIO  ...
4 {- z0 i2 @0 h; D3 @
我们的pin比较少,没有像你们的那么多,不过那个成功的片子用的是scr结构(完全利用其击穿机制,没有加任何的detection circuit),是自己做的,代工厂没有提供相应的参考结构,现在已经量产,也做过相应的latch-up实验,并且pass.不知道兄弟用的什么样的结构,可否详细的描述一下,如果可以,我愿意尽自己的微薄之力的。
 樓主| 發表於 2009-1-21 11:53:47 | 顯示全部樓層
原帖由 semico_ljj 於 2009-1-20 09:08 PM 發表 & U. i! ^+ _( b% {
"ESD protection 則用PNDIO + RC-GTNMOS",这个是不是代工厂提供的标准IO?
+ Z9 T' E3 A3 R; n
這是代工廠的建議
4 g! ]8 J3 p  }2 C* a8 H而我們則覺得它是最省空間, 我們的ESD design 全是custom 的, 沒有用代工廠的標準IO library
 樓主| 發表於 2009-1-21 12:02:24 | 顯示全部樓層
原帖由 semico_ljj 於 2009-1-20 09:10 PM 發表 ) W& o7 m& U6 p8 T8 D' H  M4 ^
SCR是不错,但是几乎所有代工厂不推荐,也不提供,LatchUp可能是主要问题。SCR研究的很多,主流量产产品好像不多见。
" l( g: U% e7 _0 }; e- @% H* M+ ^
SCR放電的能力是非常好,但它對Process的variation亦非常敏感,所以我們都不會用..大家亦不希望量產時有任何失誤而賠錢...做研究就好,用在產品就免了
: H3 E3 U1 @) w但我聽說大陸有很多的設計是用SCR的
發表於 2009-1-21 13:30:29 | 顯示全部樓層
SCR也试着做过,HBM效果很好的,但是不敢推广!呵呵,“Process的variation亦非常敏感”,想挑战8KV以上的可以尝试; t- o1 J7 G6 d3 k
4 U7 v8 i! G) }( Z% p
[ 本帖最後由 semico_ljj 於 2009-1-21 01:40 PM 編輯 ]
發表於 2009-1-21 16:45:25 | 顯示全部樓層
关于芯片级的esd,我们同一个片子做过ggmos/gcmos/scr三种结构,也有过相应的验证,HBM8k没有问题,但是拿到系统级上面,ggmos/gcmos无法满足客户的15k要求,只有scr结构能够ass,而且我们选的工艺比较稳定,所以选用了scr。个人感觉,pass15k,常规的esd结构很难,其中gcmos的结果最弱(有实验证明的),ggmos居中,scr最好,关于PNDIO + RC-GTNMOS,我没有用过,但是根据别的项目的经验,貌似想pass+/-15k很难

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發表於 2009-1-21 20:38:01 | 顯示全部樓層
代工厂普遍采用“PNDIO + RC-GTNMOS”,不知为什么?当然还有只用Diode的。是不是这种结构最成熟稳定。
3 e( P6 u( |( ^' C, G9 n2 k) c9 {, Z& T$ r“gcmos的结果最弱”倒是不清楚,觉得gcmos开启速度比ggmos快,应该比ggmos更好才是啊。SCR当然是最好的!
! k) b% _! s' Q8 _  h2 x7 Q4 o; [1 j  [pass 15K 是什么标准要求这么高啊,以前没做过。
 樓主| 發表於 2009-1-22 11:02:33 | 顯示全部樓層
原帖由 semico_ljj 於 2009-1-21 08:38 PM 發表
6 ^& Q; m5 {, `8 _* I8 [* c代工厂普遍采用“PNDIO + RC-GTNMOS”,不知为什么?当然还有只用Diode的。是不是这种结构最成熟稳定。5 X! F2 J6 a* E; m7 {) Y' _. }1 |! u
“gcmos的结果最弱”倒是不清楚,觉得gcmos开&#2155 ...

5 o9 T; i/ L' q. @3 p如果只用diode而沒有其他的power clamp, 那麼在打VDD PS mode 就需要透過diode 的reverse breakdown, 這樣的話ESD的抵抗能力一定會只有幾百伏左右.; w" e0 c$ }# @% |3 G

# w0 ]- W# q+ F2 p: J15k 是IEC61000-4-2是system 上的ESD 要求) y. ~" y( X) Y% [
Air discharge 一般要+-15kV, q, f+ @# g- {. A" }
Contact discharge 一般要+-8kV7 ]  o) P& |0 J! j( P6 P  V
這個跟JEDEC/ESDA 的HBM standard 是完全不同3 {% `' H) D' e5 J8 M) n+ p
, q& q; j7 m' S: Z' S( m3 y+ r4 t
[ 本帖最後由 ritafung 於 2009-1-22 11:06 AM 編輯 ]
發表於 2009-1-22 11:17:29 | 顯示全部樓層

回復 15# 的帖子

"如果只用diode而沒有其他的power clamp, 那麼在打VDD PS mode 就需要透過diode 的reverse breakdown, 這樣的話ESD的抵抗能力一定會只有幾百伏左右."这句话有误!实践证明,foundry提供的只有DIODE的标准IO,可以通过至少2KV∼3KV以上!到了亚微米的工艺,厂商就是推荐直接采用Diode的ESD保护。
( S; U+ g4 u+ h& S, Y0 R! [Diode到底好还是不好,大家可以进一步讨论。
 樓主| 發表於 2009-1-22 13:30:20 | 顯示全部樓層

回復 16# 的帖子

那就奇怪了
# ]2 U- D8 U# d& O我對標準IO 的了解不是很多,所以不知道它除了diode以外還有沒有其他的配套
7 O7 }6 d" R6 g- S& ?Foundry給我們的ESD design rules都有提到,如果I/O 用diode 的話,一定要有power-clamp
9 m1 [2 F7 I! H: N) G2 h而在我們的產品內,power clamp 的設計就是GTNMOS
4 K' k1 C; B; ^) `  O$ R7 i6 }! X% j$ R
[ 本帖最後由 ritafung 於 2009-1-22 01:42 PM 編輯 ]
 樓主| 發表於 2009-1-22 13:40:34 | 顯示全部樓層

回復 13# 的帖子

你的GCNMOS的電阻有沒有調效不同的電阻值?
) b& H; w' c5 q( t我們通常會先做一些test key,然後用TLP測試它的I-V curve而選出最小面積和最高It2值的T/K 來設計產品的ESD 保護電路
# K. g! h3 L! ^如果沒有TLP,可直接用MKII機台打ESD
發表於 2009-2-3 15:43:49 | 顯示全部樓層
原帖由 ritafung 於 2009-1-22 13:40 發表
4 q+ T- y5 Y) P; b, n你的GCNMOS的電阻有沒有調效不同的電阻值?
, G& w$ W1 ]9 n. Z我們通常會先做一些test key,然後用TLP測試它的I-V curve而選出最小面積和最高It2值的T/K 來設計產品的ESD 保護電路
$ c* ~# N4 H  y如果沒有TLP,可直接用MKII機台打ESD
0 t* E& p6 _: A7 S& T6 Z6 W% L* H! {
有调过的,在芯片级8k没有问题的,但是系统级就不行了。我们没有做TLP,自己倒是做了ESD TEST
發表於 2010-11-29 18:48:26 | 顯示全部樓層
System level ESD 與 Chip level ESD 是兩個完全不同的規範,Syetem ESD 也是模擬 Humam body model ,但是放電能量要比 Chip HBM 大了約 5.6 倍 ( 儲能電容不同,限流電阻不同 ),所以 Chip 要直接承受System ESD 的 15 KV,可說是難上加難,一般系統會用一些方法把能量導走,不要讓 ESD 進到 IC,或是加分立式保護元件,才可能過的了15KV。
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