Browsing by Author "Peng, Bo-Wei"

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    應用於高頻與高壓電路之靜電放電防護設計
    (2019) 彭柏維; Peng, Bo-Wei
    為了避免積體電路遭受靜電放電的破壞，靜電放電防護元件通常被設計在電路的輸入/輸出端。操作在順偏條件的二極體適合被作為靜電放電防護元件，因此靜電放電防護二極體被廣泛應用在高頻以及高壓電路，然而靜電放電防護二極體的寄生電容卻嚴重地影響電路的高頻特性，導致信號不斷流失，為了解決信號損失的問題，靜電放電防護二極體的寄生電容必須被最小化。然而，防護元件的寄生電容能夠縮小的範圍仍然有限，一個元件同時擁有足夠的靜電放電防護能力以及小的寄生電容是相當困難的。因此，本論文提出一種低損耗焊墊的結構，能夠有效降低防護元件對高頻的影響，透過LC共振原理使K/Ka-bands中的信號損失降至最低。低損耗焊墊搭配靜電放電防護雙二極體已被實現在0.18μm互補式金氧半製程中，從高頻量測中證實，所提出之結構的信號損失較傳統結構低了六至十倍。最後，藉由各項靜電放電耐受度測試驗證，所提出之結構能夠擁有足夠高的靜電放電防護能力。 由於二極體為單向導通元件，僅適合提供一個靜電放電的路徑，需額外加入靜電放電箝制電路才能提供電路完整的防護，然而靜電放電電流透過靜電放電箝制電路排放，通常需要較遠的距離。因此，本論文提出一種雙向導通的P型二極體結構，藉由PN接面的空乏區控制其通道，當靜電放電事件發生時，通道的空乏區將消失並排放靜電電流，而在正常工作中，空乏區應切斷其通道並有足夠低的漏電流，在高壓的應用中，橫向雙擴散電晶體經常被作為靜電放電防護元件，然而橫向雙擴散電晶體的結構複雜且不易設計，使得高壓操作中的靜電放電防護設計受到挑戰。二極體不但結構簡單且有足夠的靜電放電耐受度，因此本論文針對二極體的結構去進行改良，所提出的P型空乏二極體已被實現在0.50μm互補式金氧半製程中。從直流量測結果證實，在正常工作下P型空乏二極體有足夠低的漏電流，靜電放電耐受度測試中，透過通道排放靜電電流的想法是可行的但仍有需改進的地方。最後一章節的未來工作中將會提及一些改良的結構與想法。