集成电路ESD防护详解：从原理到实践

"这篇笔记详尽地概述了集成电路中的静电放电（ESD）基础知识，包括其原理、器件、电路和工艺。ESD是导致电子元器件和集成电路损坏的主要因素，由于其瞬间高压可能导致永久性破坏。为了防止ESD损伤，需要在设计中集成保护电路。文中提到了PN结的电击穿和热击穿概念，强调了电击穿的可恢复性和热击穿的不可恢复性，并介绍了如何通过串联高电阻控制导通电流。ESD保护二极管通常布置在芯片输入端的Pad附近，以确保快速泄放静电。此外，文章还讨论了芯片级ESD的四种测试标准：人体放电模式（HBM）、机器放电模式（MM）、元件充电模式（CDM）和电场感应模式（FIM），其中CDM在当前工艺节点下已成为主要的静电失效类型。" ESD，即静电放电，是电子设备设计中的关键考虑因素，因为它可能导致电气过应力（EOS）并造成器件损坏。文章指出，ESD防护通常涉及在电路中设计保护电路，例如使用二极管。PN结的电击穿涉及载流子碰撞产生新的电子-空穴对，是一种可逆过程，而热击穿则因热量积累导致器件永久损坏。为了限制电流，保护二极管旁会连接高电阻。 芯片级ESD测试标准有四个模型，其中HBM模拟人与设备接触时的放电，MM模拟设备间的放电，CDM模拟带电设备对无源器件的放电，FIM则关注电场感应引发的放电。随着工艺进步，CDM变得更为重要，因为它的自发特性使其成为芯片失效的主要原因。HBM和MM曾经是主要的测试标准，但现在CDM的影响更为显著。 MIL-STD-883C和EIA/JESD22-A114-A是HBM测试的标准参考，定义了人体电容和电阻的等效值。这些测试标准对于评估和设计有效的ESD防护至关重要，确保集成电路在实际使用中能够抵御静电的威胁。 这篇笔记提供了关于ESD基础知识的全面介绍，涵盖了从基本原理到具体保护策略的多个层面，对于理解集成电路设计中的ESD问题非常有帮助。