MOS-inside SCR：新型数字与高压电源钳位ESD保护

"Novel silicon-controlled rectifier (SCR) for digital and high-voltage ESD power supply clamp" 这篇研究论文介绍了一种新型的硅控制整流器（Silicon-Controlled Rectifier，简称SCR），专用于数字和高压静电放电（Electrostatic Discharge，简称ESD）电源钳位。在集成电路（IC）中的电源钳位ESD保护，传统SCR的主要问题在于其较低的保持电压，这可能导致Latch-up现象，尤其是在高电压应用中。Latch-up是一种半导体器件意外导通的情况，可能会导致电路功能失效或损坏。 文章提出的创新是MOS-inside SCR（MISCR）。MISCR具备几乎无snapback特性，即在触发后能稳定工作，不会因为电压变化而意外关闭，这极大地提高了ESD保护的鲁棒性。MISCR的设计是为了解决传统SCR在高电压应用中的低保持电压问题。通过改变器件的堆叠数量，MISCR可以实现一系列的触发和保持电压，从而能够适应不同的电源钳位需求和工作环境。 在ESD防护中，电源钳位是关键的一环，它能够在ESD事件发生时快速导通，将过电压分流到地，保护电路不受损害。MISCR的引入，提升了这种保护机制的效率和可靠性，尤其适用于对高电压有严格要求的芯片设计。 此外，文章指出，MISCR的这种结构和工作原理，不仅解决了Latch-up问题，还增强了器件的ESD耐受能力，使其适合用作芯片内的电源钳位保护。实验和分析结果显示，MISCR在保持高触发阈值的同时，能够维持足够的稳定性，防止不必要的电源波动。 该研究由西安电子科技大学宽禁带半导体材料与器件国家重点实验室和北京大学微电子学研究所微电子设备与电路国家重点实验室的专家共同完成。论文于2013年10月9日提交，11月4日接受，并于11月29日在线发表，发表在《中国科学：信息科学》上，展示了中国在微电子领域对ESD防护技术的最新进展。 这篇研究提供了一种新的、适用于高电压环境的ESD保护解决方案，对于提升集成电路的安全性和可靠性具有重要意义。通过MISCR的设计，研究人员成功地克服了传统SCR在高电压应用中的局限性，为未来高性能和高安全性的电子设备设计提供了新的思路。