一种用于工业级荧光光纤温度传感器的栅控双向静电放电器件的设计与优化（英文）

作者：汪洋; 金湘亮^*; 杨健; 严峰; 刘煜杰; 彭艳^*; 罗均; 杨军

来源：Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering, 2022, 23(01): 158-171.

• 静电击穿
• 半导体器件可靠性
• CMOS工艺

工业级荧光光纤温度传感器读出电路的I/O引脚需要片上集成高性能静电放电(ESD)保护器件。采用0.18μm标准BCD工艺制造的基本N型埋层栅控可控硅(NBL-GCSCR)失效等级难以满足需求。因此,基于相同半导体工艺,提出片上集成新型高失效等级深N阱栅控可控硅(DNW-GCSCR)以有效解决上述问题。采用技术计算机辅助设计(TCAD)仿真分析器件特性。可控硅通过传输线脉冲(TLP)进行测试,以获得准确ESD参数。具有纵向双极晶体管(BJT)路径的NBL-GCSCR维持电压(24.03 V)明显高于具有相同尺寸横向可控硅路径的DNW-GCSCR维持电压(5.15V)。NBL-GCSCR器件的失效电流为1.71A,DNW-GCSCR器件的失效电流为20.99 A。当DNW-GCSCR栅极尺寸从2μm增加到6μm时,维持电压为从3.50 V增加到8.38 V。优化后的DNW-GCSCR(栅极尺寸6μm)可以稳定应用于目标读出电路的片上静电放电保护。

• 单位
  湖南师范大学; 上海大学; 自动化学院