## 精读笔记 - <SCR的多指开通一致性>

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Multiple-finger turn-on uniformity in silicon-controlled rectifiers

摘要：

Turn-on uniformity of two multi-finger silicon-controlled rectifiers (SCRs) with different combinations of anode/cathode regions are studied using the transmission line pulsing (TLP) tester. The finger turn-on mechanisms of these devices are explained from the current flow path and equivalent circuit views. The dV/dt effect of pulses with different rise times on the finger turn-on behavior of the SCRs are also investigated experimentally.

所用工艺：<工艺>

0.6um BiCMOS Process

器件剖面：<剖面>

TLP测试数据：<测试数据图表>

从Fig. 3可以清楚的看到ACASCR，只导通了一指，而CACSCR，是两指全开，但是在I=0.8A附近存在一个双回滞现象，第二次回滞后的导通电阻比第二次回滞前的导通电阻更小了。

文章对上述现象做了原理性的解释如下：

文章基于一个基本的假设——两指是随机开启的，且存在先后顺序，随机先开启一个finger。文章探索，随机开启一个finger后如何开启第二个finger,并比较两种版图布局在其中一个finger开启后再开启第二个finger的过程差异。

ACASCR 当随机开启其中一个finger后，共用Pwell中的电子将被另外一个阳极的N+区域吸引收集，并再Nwell的等效电阻上产生压降开启另外一指阳极侧的PNP寄生晶体管，并最终打开另一个finger；

CACSCR 当随机开启其中一个finger后，共用Nwell中的空穴将被另外一个阴极的P+区域吸引收集，并再Pwell的等效电阻上产生压降开启另外一指阴极侧的NPN寄生晶体管,并最终打开另一个finger；

从上面两段话的描述我们已经可以看到，了ACASCR和CACSCR开启两指过程的差异了。那这种差异是如何导致ACASCR最终只开了一指，而CACSCR却最终开了两指呢？文章给出的解释是：因为寄生NPN比寄生PNP更加容易开启导致，所以CACSCR的第二指更容易被打开。

上面的原理解释只能解释：只是更容易被打开，而不是CACSCR的第二指不能打开。于是文章提供了更加强的开启条件，将TLP上升沿的斜率增大，分别使用上升时间2 ns 和上升时间200 ps 的TLP脉冲进行测试，脉宽都是100ns（更大的上升沿斜率，意味着更大的dv/dt，带来更大的寄生电容充放电电流，也叫位移电流，做为触发电流）得到如下结果。

文章结论与创新点：<自拟>

在0.6um的某BiCMOS工艺中找到了ACASCR布局的SCR两指导通不均匀的原因。

我的评论及想法：<评论及想法>

片上ESD防护也是受到工艺影响的，可能在这个工艺下，两指SCR的ACA布局只能开一指，但是换一个工艺可能两指SCR的ACA布局就能两指全开了（上升沿为10ns时）

而且这个开启和TLP脉冲的上升沿斜率（dv/dt）也有很大关系，这也是重要影响因素。其实这个dv/dt 也是ESD防护“窗口效应”的幕后元凶。

目前SCR的多指布局基本上都是采用CAC的版图布局模式，已经成为默认了。而CAC多指布局的好处（相比于ACA多指布局而言），还不止这一点。

标签：[无]

日期：2025-01-10