标题：高维持电流的ESD防护器件，实现有效的闩锁免疫

High Holding Current SCRs (HHI-SCR) for ESD protection and latch-up immune IC operation

摘要：

This paper presents a novel SCR for power line and local I/O ESD protection. The HHI-SCR exhibits a dual ESD clamp characteristic: low-current high-voltage clamping and high-current low-voltage clamping. These operation modes enable latch-up immune normal operation as well as superior full chip ESD protection. The minimum latch current is controlled by device design. The HHI-SCR is demonstrated in 0.10um-CMOS and in a 0.4um-BiCMOS technology. The design is highly area efficient.

**作者：**Mergens Markus P.J.,Russ Christian C.,Verhaege Koen G.,armer John,Jozwiak Phillip C.,Mohn Russ

**出版年份：**2002

期刊/影响因子：/

数字对象唯一标识符DOI：

研究内容：

研究如何通过抬高器件整体的Ih来实现闩锁免疫。

Fig. 3展示的是GGSCR的版图示意图，Fig. 5展示的是HHI-SCR的版图示意图, Fig. 4展示的是HHI-SCR的等效电路图。

可以看到HHI-SCR相对于GGSSCR器件，其阳极侧的NWell不在是浮空的，并通过插入Tap的方式去减小Rsn和Rsp.

通过减小Rsn和Rsp,则可以有效的提高器件的触发电流，并相应的抬高器件的维持电流。由于需要更大的触发电流所以触发用的GGNMOS器件也需要增加指数。

影响要素：

Nwell Tap和Pwell Tap的数量。

所用工艺：

0.1um CMOS  &  0.4um BiCMOS

器件剖面/版图示意：

TLP/Other测试数据：

上图中的 “M” 代表了在器件中插入的Nwell Tap和Pwell Tap的数量。可以清楚的看到插入的Tap数量越多，SCR开启所需要的触发电流就越大。

应用范围：

低压或者是高压的I/O端口，通过提高器件的Ih来实现抗闩锁。

结论：

通过加入触发源的方式，配合提高SCR器件的触发电流的方式可以实现双回滞的效果。

而本文也探索了如何提高SCR器件的触发电流的方式。减小SCR器件内部寄生NPN和寄生PNP器件基级的电阻可以有效抬高器件的Vt1。

创新点：

解释了双回滞的一种原因。

提出了一种提高SCR触发电流的方法。

思考要点：

文章中提到了非常重要的一点，就是TLP测试结果和Curve Tracer测试结果的区别。

原文：

“At a current level of maximum 180mA, the SCR reaches its low-resistive on-state. Note that this current level Ih’ does not represent the actual SCR holding current, but results from the load line of the 50Ohm-TLP tester: (Vt1-Vh)/(It1-Ih’) = (7V -2.8V)/(100mA-180mA) = 52.5Ohm.” (Mergens 等, 2002, p. 5)

Curve Tracer 跟踪测量在一个周期内打开和关闭SCR，能够更加真实的反映出测试器件的维持电流。Fig. 8 展示了Curve Tracer对HHI-SCR的测试结果，Fig. 7展示了TLP对HHI-SCR的测试结果，区别对比还是相当明显的。

维持电流的可信值，我们取Curve Tracer的测量值，至于TLP测得的维持电流为啥不可信，已经做了合理的解释。

两种测试在触发电流上的差异，是由于Curve Tracer测试属于是静态测量，而静态测量时SCR器件的过度自热导致了使用Curve Tracer测得的It1较小。

文章没有仔细对比两种测试的测试结果有什么区别，但是目前我认为：对于It1和Ih的测量两种测试会有区别（Ih 的“可信值”需要取Curve Tracer的测量值），Vt1和Vh，两种测量方式应该没有太大区别。TLP测得的It2和Vt2对于ESD 防护设计是重要指标，而对于Curve Tracer,从这篇文章和我读过的多篇文章来看似乎无法测出It2和Vt2。