針對IEC6100-4-2的on-chip ESD 保護設計

ritafung

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?
, u. B$ U/ V, H6 B8 O) T有沒有針對IEC 61000-4-2 的on-chip ESD 保護設計?
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
我的想法正確嘛?
謝謝....

Yardala

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。

jian1712

原帖由 ritafung 於 2009-1-22 13:40 發表
你的GCNMOS的電阻有沒有調效不同的電阻值?
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
如果沒有TLP,可直接用MKII機台打ESD

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

ritafung

你的GCNMOS的電阻有沒有調效不同的電阻值?
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
  B( J- i( H! a% M如果沒有TLP,可直接用MKII機台打ESD

ritafung

那就奇怪了
( D7 ?" `. Q" s# 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
! z2 N0 R' @  [9 Q8 oFoundry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
而在我們的產品內,power clamp 的設計就是GTNMOS

[ 本帖最後由 ritafung 於 2009-1-22 01:42 PM 編輯 ]

semico_ljj

"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。
Diode到底好还是不好，大家可以进一步讨论。

ritafung

原帖由 semico_ljj 於 2009-1-21 08:38 PM 發表
$ K* ^% c# K; ]3 D8 M, i. L' f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。
( l7 b) l( \, n/ e, c“gcmos的结果最弱”倒是不清楚，觉得gcmos开&#2155 ...

' ?# F! E8 @8 `8 H3 I" `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.
' i. j7 Y) \" W+ c
' z2 u8 G- K0 X7 O- o4 b8 u15k 是IEC61000-4-2是system 上的ESD 要求
; b, t. _% n9 P" a# RAir discharge 一般要+-15kV
Contact discharge 一般要+-8kV
這個跟JEDEC/ESDA 的HBM standard 是完全不同

, [7 b8 B8 Z" R9 t& ^[ 本帖最後由 ritafung 於 2009-1-22 11:06 AM 編輯 ]

semico_ljj

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 ]9 n1 A  E" }; o) L& v; M. q' a“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!
pass 15K 是什么标准要求这么高啊，以前没做过。

jian1712

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

semico_ljj

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
$ |, Y/ w3 O, {( h" y8 J  C+ J
[ 本帖最後由 semico_ljj 於 2009-1-21 01:40 PM 編輯 ]

ritafung

原帖由 semico_ljj 於 2009-1-20 09:10 PM 發表
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。

: X  v% _2 J* L% lSCR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
8 E+ `3 e. o" ^# _' d但我聽說大陸有很多的設計是用SCR的

ritafung

原帖由 semico_ljj 於 2009-1-20 09:08 PM 發表
+ Y/ }: m; q6 q# Q( X: t* d" I1 _1 U"ESD protection 則用PNDIO + RC-GTNMOS",这个是不是代工厂提供的标准IO？

0 D7 i. ^, K, k! P' @這是代工廠的建議
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

jian1712

原帖由 ritafung 於 2009-1-20 18:56 發表
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
ESD protection 則用PNDIO  ...

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。

semico_ljj

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。

semico_ljj

"ESD protection 則用PNDIO + RC-GTNMOS",这个是不是代工厂提供的标准IO？

ritafung

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 ]" U4 z' Y  r( T* b" z! IESD protection 則用PNDIO + RC-GTNMOS

jian1712

原帖由 ritafung 於 2008-12-30 15:56 發表
8 X% |7 y+ x; Y" w$ e0 P$ X" T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?
有沒有針對IEC 61000-4-2 的on-chip ESD 保護設計?
, ?  v1 t+ S" K& o( z9 o我個人認為當IC 啟動 ...

8 g9 o4 }( w0 y3 C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

ritafung

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.
請問你所說的didoe 是IC PAD 內的diode,還是IC 外的TVS DIODE?
客戶不用TVS

flypigduncan

System-Level是說沒有機殼的搭配嗎
! Z: S: ?, Y6 a; N  N目前這樣的問題+/-15KV也是diode的設計基本值了
所以越好的diode啟動保護越快效果越佳
但因為是limit值所以會有穩定的誤差值
大部分要搭配機構去防護

ritafung

好像沒有人遇到這個問題.....
# r  K7 d) i) ?/ N& V這兒有沒有人負責IC ESD 設計?