ESD 及PAD 设计简介 SUN Tong, 2006-4-9 一、 静电放电效应的模型 1、 人体模型（Human-Body Model，HBM） 当带有静电的人体与集成电路管腿接触，储存于人体的电荷将转移到集成电路上，使其带电，或通过集成电路对地放电，这种 ESD 用人体放电模型（HBM）来描述。该放电过程会在几百 ns 时间内产生数安培的瞬间放电电流，将集成电路内的器件烧毁。对于一般集成电路，HBM 放电电流的尖峰值通常在 1.5 A 左右。 2、 机器模型（Machine Model，MM） 集成电路在制造和使用过程中，机器（例如机械手臂）本身累积了静电，当此机器去接触到集成电路时，静电便经由管脚放电，这种 ESD 用机器模型（MM）来描述。该放电过程会在几十 ns时间内产生数安培的瞬间放电电流。 3、 器件充电模型（Charged-Device Model，CDM） 器件因磨擦或其他因素而在器件内部累积了静电，但在静电累积的过程中器件并未被损伤，当带有静电的器件管脚接触到地面时，器件内部的静电通过管腿对地放电，这种 ESD用器件充电模型（CDM）来描述。该放电过程会在几 ns时间内产生数安培的瞬间放电电流。 4、 电场感应模型（Field-Induced Model，FIM） 当器件处于静电场中，其内部将感应出电势差，此时，当某一管脚与地相碰时，器件就会对地放电，这称为电场感应模型（FIM）。当将一个CMOS 器件置于静电场中，其栅介质两侧就会感应出电势差。如果电势差足够大，就可能使栅氧化层击穿。这种模型的放电类似于 CDM。差别仅仅在于 CDM 的电荷是摩擦而来，而 FIM 的电荷是电场感应而来。 二、 PAD 设计注意事项 一个好的片内保护电路应该能够抵抗多次ESD 应力 ； 还 应该具 有足够快 的开 启 速 度 以及低 的开 启 电阻 ，以 保证 在 ESD 事 件发 生时，能够快 速 将电压 钳 位 ，使相应被保护电路不受 损伤。此外 ，保护电路还 应该具 有独 立 性 ，在被保护电路工 作 时，保护电路应该是高 阻 状 1态，不影响内部被保护电路的正常工作。对于一般商用芯片，要求能够承受2kV HBM 模型。 下面以CSMC 0.6u m CMOS 工艺为例，简单说明PAD 的设计。 1、 PAD 电路图 一种常见的数字 PAD 如图 1 所示，它由两个连接成二极管形式的MOS 管 M0、M1 以及三个电阻组成。其中 M0 组成的二极管连接在 PADIN 和 VDD 之间，当 PADIN 出现较大正脉冲时，该二极管导通，将 PADIN 电压钳位；类...
