높은 전류 구동 특성을 갖는 Vertical Diode triggered 고전압 ESD PNP 보호 회로에 대한 연구
A study of Vertical Diode triggered High-Voltage ESD PNP Protection Circuit with High Current Driving
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초록
본 논문은 높은 전류 구동 특성을 갖는 vertical diode triggered 고전압용 ESD PNP 보호 회로를 제안한다. 제안된 고전압용ESD PNP 보호회로는 emitter와 base 터미널에 ESD surge가 인가 시 reverse mode로 동작하며, parasitic vertical diode 동작과 parasitic lateral PNP를 통해 높은 전류 방전 특성을 갖는다. 제안된 ESD 보호회로의 vertical breakdown point는silicon surface에서 발생하는 현상이 아닌 bottom junction에서의 reverse diode 동작을 하고 있기 때문에 surface electricfield 완화를 통해 hot carrier에 의한 damage 유발을 억제하여 높은 current driving 특성을 갖는다. 제안된 ESD 보호회로를DB-Hitek 사의 0.13 μm BCD 공정을 통해 TCAD 시뮬레이션 구조를 형성하고 전기적 특성을 분석하였으며, silicon 제작을 하여전기적 특성을 확인하였다.
Abstract
In this paper, we propose a vertical diode triggered high-voltage ESD PNP protection circuit with high currentdriving characteristics. The proposed high-voltage ESD PNP protection circuit operates in reverse mode when an ESDsurge is applied to the emitter and base terminals, exhibiting high current discharge characteristics through parasiticvertical diode operation and parasitic lateral PNP. The vertical breakdown point of the proposed ESD protectioncircuit occurs at the bottom junction in reverse diode operation, rather than at the silicon surface, which helpssuppress damage caused by hot carriers through surface electric field mitigation, resulting in high current drivingcapabilities. The proposed ESD protection circuit was modeled using TCAD simulations based on DB-Hitek’s 0.13 μmBCD process, and its electrical characteristics were analyzed and verified through silicon fabrication.