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A Thyristor-Only Input ESD Protection Scheme for CMOS RF ICs

机译：CMOS RF IC的仅晶闸管输入ESD保护方案

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We propose an input protection scheme composed of thyristor devices only without using a clamp NMOS device in order to minimize the area consumed by a pad structure in CMOS RF ICs. For this purpose, we suggest low-voltage triggering thyristor protection device structures assuming usage of standard CMOS processes, and attempt an in-depth comparison study with a conventional thyristor protection scheme incorporating a clamp NMOS device. The comparison study mainly focuses on robustness against the HBM ESD in terms of peak voltages applied to gate oxides in an input buffer and lattice heating inside protection devices based on DC and mixed-mode transient analyses utilizing a 2-dimensional device simulator. We constructed an equivalent circuit for the input HBM test environment of the CMOS chip equipped with the input ESD protection devices. And by executing mixed-mode simulations including up to four protection devices and analyzing the results for five different test modes, we attempt a detailed analysis on the problems which can occur in real HBM tests. We figure out strength of the proposed thyristor-only protection scheme, and suggest guidelines relating the design of the protection devices and circuits.
机译：我们提出了一种仅由晶闸管器件组成的输入保护方案，而不使用钳位NMOS器件，以最小化CMOS RF IC中的焊盘结构所消耗的面积。为此，我们建议采用标准CMOS工艺的低压触发晶闸管保护器件结构，并尝试与包含钳位NMOS器件的常规晶闸管保护方案进行深入比较研究。对比研究主要针对基于HBM ESD的鲁棒性，该峰值电压施加于输入缓冲区中的栅极氧化物上的峰值电压，并基于保护器件内部的晶格加热，该过程基于直流电和使用二维器件模拟器的混合模式瞬态分析。我们为配备有输入ESD保护器件的CMOS芯片的输入HBM测试环境构建了等效电路。通过执行包括多达四个保护装置的混合模式仿真并分析五种不同测试模式的结果，我们尝试对实际HBM测试中可能出现的问题进行详细分析。我们找出建议的仅可控硅保护方案的优势，并提出与保护装置和电路设计有关的准则。

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