學位論文
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Item 積體電路在嚴苛環境下的靜電放電研究(2023) 林健群; LIN, CHIEN-CHUN本論文旨在研究不同尺寸之靜電放電防護元件及各種靜電放電防護電路受到環境因子影響，而導致之靜電放電防護能力變化。現今系統單晶片技術的蓬勃發展，在IC系統廠將一整個電子系統整合到單一晶片的IC中，因此單一顆晶片即為一個系統。在晶圓代工廠製造IC後，需要通過元件層級的靜電放電測試來確保IC元件的可靠度，而在系統組裝成產品到消費者手中，需要通過系統層級的靜電放電測試標準 (IEC 61000-4-2) 來確保產品在較潮濕或炎熱的地區不會影響消費者的體驗，因此本研究採用系統層級的靜電槍來進行實測，實測待測物在高濕及高溫環境下的靜電放電耐受度。在論文第二章以矽控整流器 (SCR) 作為靜電放電防護元件來測試環境相對濕度對待測物之影響。在論文第三章則以輸出級的靜電放電防護電路來測試環境溫度對其之影響，待測物為電源端到地的靜電放電防護電路。依據本論文第二章及第三章的量測結果，在高溫環境下，待測物的電荷載流子遷移率會隨溫度上升而增加，當靜電槍接觸到待測物時，靜電放電會對其造成嚴重損害。在高濕環境下，待測物表面會形成一層水，這層水的表面張力會縮短靜電槍和待測物的非接觸放電距離，導致待測物的靜電放電耐受度下降。本研究對於日後需要了解環境溫度及環境相對濕度對IC之影響有所幫助。Item 元件層級及系統層級之靜電放電防護設計(2017) 傅偉豪; Fu, Wei-Hao隨著製程演進，積體電路中電晶體尺寸逐漸縮小，靜電放電 (ESD) 容易造成晶片內部不可逆之破壞，因此積體電路產品中靜電放電防護的可靠度議題必須被深入探討。 現今的積體電路在出廠時需要做元件層級的靜電放電測試，當積體電路安裝在電子產品後，又需要做系統層級的靜電放電測試。因系統層級靜電放電的測試規範 (IEC 61000-4-2) 的嚴格要求，積體電路產品常通過了元件層級靜電放電的測試標準，也可能無法達到系統層級的靜電放電的標準，因此本論文進行元件層級和系統層級的靜電放電防護研究。 在論文第二章使用雙極性電晶體 (BJT)、二極體 (diode)、閘極接地N型金屬氧化物半導體場效電晶體 (GGNMOS)、靜電放電箝制 (power clamp) 作為靜電放電防護電路的研究基礎，並在0.18um 1.8 V 的 Bi CMOS製程下實現。這些防護電路使用傳輸線觸波產生器 (TLP) 系統、人體放電模式 (HBM) 儀器、靜電槍 (ESD gun) 進行測試，測試結果證明二極體和靜電放電箝制有較好的元件層級的防護能力。瞬態電壓抑制 (TVS) 二極體被用來提升系統層級的靜電放電防護能力。 在論文第三章提出了一項創新使用二極體串嵌入式矽控整流器 (DSESCR) 之靜電放電防護元件，因傳統式的二極體串聯 (TDS) 和 改善型二極體串 (IDS) 有較高箝制電壓及高漏電流，故DSESCR被用來改善缺點。此元件在0.18um 1.8 V 的 CMOS製程下實現。這些防護電路使用TLP系統、HBM 儀器、ESD gun進行測試，測試結果證明能有效改善漏電過大及箝制電壓過大的缺點。 本論文第二章及第三章所設計的元件，可以依其特性應用在各種的電路上，能夠有效的防護內部電路。