The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.12
no.2
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pp.150-154
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2019
In the design of semiconductor integrated circuits, ESD is one of the important issues related to product quality improvement and reliability. In particular, as the process progresses and the thickness of the gate oxide film decreases, ESD is recognized as an important problem of integrated circuit design. Many ESD protection circuits have been studied to solve such ESD problems. In addition, the proposed device can modify the existing SCR structure without adding external circuit to effectively protect the gate oxide of the internal circuit by low trigger voltage, and prevent the undesired latch-up phenomenon in the steady state with high holding voltage. In this paper, SCR-based novel ESD(Electro-Static Discharge) device with the high holding voltage has been proposed. The proposed device has the lower triggering voltage without an external trigger circuitry and the high holding voltage to prevent latch-up phenomenon during the normal condition. Using TCAD simulation results, not only the design factors that influence the holding voltage, but also comparison of conventional ESD protection device(ggNMOS, SCR), are explained. The proposed device was fabricated using 0.35um BCD process and was measured electrical characteristic and robustness. In the result, the proposed device has triggering voltage of 13.1V and holding voltage of 11.4V and HBM 5kV, MM 250V ESD robustness.
In this paper, a new ESD protection circuit is proposed to improve the snapback characteristics. The proposed a new structure ESD protection circuit applying the conventional SCR structural change and stack structure. The electrical characteristics of the structure using penta-well and double trigger were analyzed, and the trigger voltage and holding voltage were improved by applying the stack structure. The electron current and total current flow were analyzed through the TCAD simulation. The characteristics of the latch-up immunity and excellent snapback characteristics were confirmed. The electrical characteristics of the proposed ESD protection circuit were analyzed through HBM modeling after forming a structure through TCAD simulator.
Electrical characteristics of LDMOS power device with LDD(Lightly Doped Drain) structure is studied with variation of the region of channel and LDD. The channel in LDMOSFET encloses a junction-type source and is believed to be an important parameter for determining the circuit operation of CMOS inverter. Two-dimensional TCAD MEDICI simulation is used to study hot-carrier effect, on-resistance Ron, breakdown voltage, and transient switching characteristic. The voltage-transfer characteristics and on-off switching properties are studied as a function of the channel length and doping levels. The digital logic levels of the output and input voltages are analyzed from the transfer curves and circuit operation. Study indicates that drain current significantly depends on the channel length rather than the LDD region, while the switching transient time is almost independent of the channel length. The high and low logic levels of the input voltage showed a strong dependency on the channel length, while the lateral substrate resistance from a latch-up path in the CMOS inverter was comparable to that of a typical CMOS inverter with a guard ring.
This paper propose a new ESD protection device suitable for 12V class applications by adding a self-biasing structure to an ESD protection device with high holding voltage due to additional parasitic bipolar BJT. To verify the operating principle and electrical characteristics of the proposed device, current density simulation and HBM simulation were performed using Synopsys' TCAD Simulation, and the operation of the additional self-biasing structure was confirmed. As a result of the simulation, it was confirmed that the proposed ESD protection device has a higher level of holding voltage compared to the existing ESD protection device. It is expected to have high area efficiency due to the dual structure and sufficient latch-up immunity in 12V-class applications.
Kim, Phil-Jung;Gu, Dae-Sung;Jung, Rae-Sung;Park, Hyun-Yong;Kim, Jong-Bin
Proceedings of the IEEK Conference
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2002.07b
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pp.778-781
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2002
In this paper, we designed the anti-fuse program circuit, and there are an anti-fuse program/sense/latch circuit, a negative voltage generator, power-up circuit and etc. in this circuit. An output voltage of a negative voltage generator is about -4,51V. We detected certainly it regardless of simulation result power rise time or temperature change to detect the anti-fuse program state of an anti-fuse program/sense/latch circuit and were able to know what performed a steady action. And as a result of having done a simulation while will change a resistance value voluntarily in order to check an anti-fuse resistance characteristic of this circuit oneself, it recognized as a programmed anti-fuse until 23k$\Omega$, and we were able to know that this circuit was a lot of margin than general anti-fuse resistance 500$\Omega$. Therefore, the anti-fuse program circuit of this study showed that was able to apply for configuration of the programmable logic device.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics A
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v.30A
no.7
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pp.32-37
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1993
A novel insulated gate bipolar transister (IGBT), called insulated trench cathode IGBT (ISTC-IGBT), is proposed. ISTC-IGBT has a trenched well with the shallow P$^{+}$ juction in the conventional IGBT structure. The proposed structure has the capability of effectively suppressing the parasitic thyristor latchup. The holding current of ISTC-IGBT is about 2.2 times greater than that of the conventional IGBT. Detailed analysis of the latchup characteristics of ISTC-IGBT is performed by using the two-dimensional device simulator, PISCES-II B.
A Dual Channel Trench IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is proposed to improve the latch-up characteristics. Simulation results by MEDICI have shown that the latching current density of proposed device was found to be 2850 A/$cm^2$ while that of conventional device was 1610 A/$cm^2$. The latching current desity of the proposed strucutre was 77.02% higher than that of conventional structre.
Proceedings of the Korea Society for Industrial Systems Conference
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2002.06a
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pp.195-199
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2002
This paper describes the effect of substrate back bias of CMOS Inverter. When the substrate back bias applied in body, the MOS transistor threshold voltage increased and drain saturation current decreased. The back gate reverse bias or substrate bias has been widely utilized and the following advantage has suppressing subthreshold leakage, lowering parasitic junction capacitance, preventing latch up or parasitic bipolar transistor, etc. When the reverse voltage applied substrate, this paper stimulated the propagation delay time CMOS inverter.
Park, Jae-Young;Song, Jong-Kyu;Jang, Chang-Soo;Kim, San-Hong;Jung, Won-Young;Kim, Taek-Soo
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.46
no.1
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pp.1-6
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2009
The holding voltage of high-voltage devices under the snapback breakdown condition has been known to be much smaller than the operating voltage. Such characteristics cause high-voltage ICs to be susceptible to the transient latch-up failure in the practical system applications, especially when these devices are used as the ESD(ElectroStatic Discharge) power clamp circuit. A new latchup-free design of the ESD power clamp circuit with stacked-bipolar devices is proposed and successfully verified in a $0.35{\mu}m$ 3.3V/60V BCD(Bipolar-CMOS-DMOS) process to achieve the desired ESD level. The total holding voltage of the stacked-bipolar devices in the snapback breakdown condition can be larger than the operating voltage. Proposed power clamp operates safely because of the high holding voltage. From the measurement on the devices fabricated using a $0.35{\mu}m$ BCD Process, it was observed that the proposed ESD power clamp can provide 800% higher ESD robustness per silicon area as compared to the conventional clamps with a high-voltage diode.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics T
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v.35T
no.2
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pp.6-12
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1998
Thin film SOI(Silicon-on-insulator) device offer unique advantages such as reduction in short channel effects, improvement of subthreshold slope, higher mobility, latch-up free nature, and so on. But these devices exhibit floating-body effet such as current kink which inhibits the proper device operation. In this paper, the SOI NMOSFET with a T-type gate structure is proposed to solve the above problem. To simulate the proposed device with TSUPREM-4, the part of gate oxide was considered to be 30nm thicker than the normal gate oxide. The I-V characteristics were simulated with 2D MEDICI. Since part of gate oxide has different oxide thickness, the gate electric field strength is not same throughout the gate and hence the impact ionization current is reduced. The current kink effect will be reduced as the impact ionization current drop. The reduction of current kink effect for the proposed device structure were shown using MEDICI by the simulation of impact ionization current, I-V characteristics, and hole current distribution.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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