Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD (대한전자공학회논문지SD)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Design of a Gate-VDD Drain-Extended PMOS ESD Power Clamp for Smart Power ICs

Smart Power IC를 위한 Gate-VDD Drain-Extened PMOS ESD 보호회로 설계

  • Park, Jae-Young (Div. of Electronics and Computer Engineering, Hanyang University) ;
  • Kim, Dong-Jun (Div. of Electronics and Computer Engineering, Hanyang University) ;
  • Park, Sang-Gyu (Div. of Electronics and Computer Engineering, Hanyang University)
  • 박재영 (한양대학교 전자컴퓨터통신공학과) ;
  • 김동준 (한양대학교 전자컴퓨터통신공학과) ;
  • 박상규 (한양대학교 전자컴퓨터통신공학과)
  • Published : 2008.10.25
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Abstract

The holding voltage of the high-voltage MOSFETs in snapback condition is much smaller than the power supply voltage. Such characteristics may cause the latcup-like problems in the Smart Power ICs if these devices are directly used in the ESD (Electrostatic Discharge) power clamp. In this work, a latchup-free design based on the Drain-Extended PMOS (DEPMOS) adopting gate VDD structure is proposed. The operation region of the proposed gate-VDD DEPMOS ESD power clamp is below the onset of the snapback to avoid the danger of latch-up. From the measurement on the devices fabricated using a $0.35\;{\mu}m$ BCD (Bipolar-CMOS-DMOS) Process (60V), it was observed that the proposed ESD power clamp can provide 500% higher ESD robustness per silicon area as compared to the conventional clamps with gate-driven LDMOS (lateral double-diffused MOS).

고전압 MOSFET에서 스냅백 이후의 유지 전압은 구동전압에 비해 매우 작아서 고전압 MOSFET이 파워 클램프로 바로 사용될 경우 래치업 문제를 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 Drain-Extended PMOS를 이용하여 래치업 문제가 일어나지 않는 구조를 제안하였다. 제안된 구조에서는 래치업의 위험을 피하기 위해 소자가 스냅백이 일어나지 않는 영역으로 동작 영역을 제한하였다. $0.35\;{\mu}m$ 60V BCD(Bipolar-CMOS-DMOS) 공정을 사용하여 제작된 칩을 측정한 결과를 통해 제안된 기존의 gate-driven 구조의 LDMOS(Lateral Double-Diffused MOS)를 사용한 ESD 파워 클램프에 비해 500% 성능향상(강인성)이 있게 된 것을 알 수 있다.

Keywords

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