防闩锁是干啥的？求指导

Apollo_9

防闩锁是干啥的？求指导  可参看附件资料

超級狗

/ ~1 U1 ^8 ^- r4 C* S, r閂鎖（Latch-Up）是一種伴隨靜電（ESD）突波出現的問題。

/ S5 q5 i1 V$ h& p) i3 `  u芯片有防閂鎖（Latch-Up）功能，表示芯片設計時對突波所造成的閂鎖（Latch-Up）問題，有做特別的處理。

9 K1 S( g7 S2 B- |8 Y& A0 F' _請參照芯片資料第一頁，右下角的 Product Highlight 第一點︰
( k, P1 C$ q: _* Y/ fTrench Isolation Guards Against Latch-Up. A dielectric trench separates the P and N channel transistors to prevent latch-up even under severe overvoltage conditions.
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Apollo_9

超級狗 发表于 2017-3-23 21:15
閂鎖（Latch-Up）是一種伴隨靜電（ESD）突波出現的問題。

2 Y' B, \1 `+ ?6 t, T& M" A( c芯片有防閂鎖（Latch-Up）功能，表示芯片設計 ...

+ t8 T  b' I3 g8 h9 r$ P; m你有没有用过LCA-200K-20M，用作小信号放大的？

超級狗

Apollo_9 发表于 2017-3-28 21:20
你有没有用过LCA-200K-20M，用作小信号放大的？

哈！哈！蠻高檔的玩意兒～

一句話……沒用過！
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weihuaping118

http://blog.163.com/lai_laite/blog/static/77510524200853942235/ 网上搜的
1 r) P. r& F5 ]4 o% t5 w) a! Y

闩锁效应是CMOS工艺所特有的寄生效应，严重会导致电路的失效，甚至烧毁芯片。闩锁效应是由NMOS的有源区、P衬底、N阱、PMOS的有源区构成的n-p-n-p结构产生的，当其中一个三极管正偏时，就会构成正反馈形成闩锁。避免闩锁的方法就是要减小衬底和N阱的寄生电阻，使寄生的三极管不会处于正偏状态。

   静电是一种看不见的破坏力，会对电子元器件产生影响。ESD 和相关的电压瞬变都会引起闩锁效应（latch-up）是半导体器件失效的主要原因之一。如果有一个强电场施加在器件结构中的氧化物薄膜上，则该氧化物薄膜就会因介质击穿而损坏。很细的金属化迹线会由于大电流而损坏，并会由于浪涌电流造成的过热而形成开路。这就是所谓的“闩锁效应”。在闩锁情况下，器件在电源与地之间形成短路，造成大电流、EOS（电过载）和器件损坏。

   MOS工艺含有许多内在的双极型晶体管。在CMOS工艺下，阱与衬底结合会导致寄生的n-p-n-p结构。这些结构会导致VDD和VSS线的短路，从而通常会破坏芯片，或者引起系统错误。
2 [9 \  P+ g, `( l7 b  d$ i　例如，在n阱结构中，n-p-n-p结构是由NMOS的源，p衬底，n阱和PMOS的源构成的。当两个双极型晶体管之一前向偏置时（例如由于流经阱或衬底的电流引起），会引起另一个晶体管的基极电流增加。这个正反馈将不断地引起电流增加，直到电路出故障，或者烧掉。
$ x$ S! C4 v% ]. i: _' n) O$ t　可以通过提供大量的阱和衬底接触来避免闩锁效应。闩锁效应在早期的CMOS工艺中很重要。不过，现在已经不再是个问题了。在近些年，工艺的改进和设计的优化已经消除了闩锁的危险。

Latch up 的定义

􀂃 Latch up 最易产生在易受外部干扰的I/O电路处, 也偶尔发生在内部电路
4 `( s, V; q7 \􀂃 Latch up 是指cmos晶片中, 在电源power VDD和地线GND(VSS)之间由于寄生的PNP和NPN双极性BJT相互影响而产生的一低阻抗通路, 它的存在会使VDD和GND之间产生大电流
􀂃 随着IC制造工艺的发展, 封装密度和集成度越来越高,产生Latch up的可能性会越来越大
􀂃 Latch up 产生的过度电流量可能会使芯片产生永久性的破坏, Latch up 的防范是IC Layout 的最重要措施之一

Latch up 的原理分析

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# E& F! t/ K6 W3 Y& t: M* _6 C! h

    Q1为一垂直式PNP BJT, 基极(base)是nwell, 基极到集电极(collector)的增益可达数百倍；Q2是一侧面式的NPN BJT，基极为P substrate，到集电极的增益可达数十倍；Rwell是nwell的寄生电阻；Rsub是substrate电阻。
      以上四元件构成可控硅（SCR）电路，当无外界干扰未引起触发时，两个BJT处于截止状态，集电极电流是C-B的反向漏电流构成，电流增益非常小，此时Latch up不会产生。当其中一个BJT的集电极电流受外
部干扰突然增加到一定值时，会反馈至另一个BJT，从而使两个BJT因触发而导通，VDD至GND（VSS）间
形成低抗通路，Latch up由此而产生。

产生Latch up 的具体原因

• 芯片一开始工作时VDD变化导致nwell和P substrate间寄生电容中产生足够的电流，当VDD变化率大到一定地步，将会引起Latch up。
• 当I/O的信号变化超出VDD-GND（VSS）的范围时，有大电流在芯片中产生，也会导致SCR的触发。
• ESD静电加压，可能会从保护电路中引入少量带电载子到well或substrate中，也会引起SCR的触发。
• 当很多的驱动器同时动作，负载过大使power和gnd突然变化，也有可能打开SCR的一个BJT。
• Well 侧面漏电流过大。

防止Latch up 的方法

• 在基体（substrate)上改变金属的掺杂，降低BJT的增益
• 避免source和drain的正向偏压
2 J  b  Z" ~, Q) H3 q! g5 {0 R) W# r• 增加一个轻掺杂的layer在重掺杂的基体上，阻止侧面电流从垂直BJT到低阻基体上的通路
; x9 W$ d% ]7 D3 }/ C) U% K8 n• 使用Guard ring: P+ ring环绕nmos并接GND；N+ ring环绕pmos 并接VDD，一方面可以降低Rwell和Rsub的阻值，另一方面可阻止栽子到达BJT的基极。如果可能，可再增加两圈ring。
, g8 Z, J* Y# i7 p- U- X• Substrate contact和well contact应尽量靠近source,以降低Rwell和Rsub的阻值。
• 使nmos尽量靠近GND，pmos尽量靠近VDD,保持足够的距离在pmos 和nmos之间以降低引发SCR的可能
• 除在I/O处需采取防Latch up的措施外，凡接I/O的内部mos 也应圈guard ring。
% \8 i6 t9 P: _0 m+ D• I/O处尽量不使用pmos(nwell)

weihuaping118

超級狗 发表于 2017-3-23 21:15
閂鎖（Latch-Up）是一種伴隨靜電（ESD）突波出現的問題。
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芯片有防閂鎖（Latch-Up）功能，表示芯片設計 ...

" h& Z$ U* v8 K5 @  h狗搭, 可否繼續沿用這麼清楚的表達方式解釋更詳盡呢，譬如從設計端如何避免等，也可給大家做個知識普及，謝謝！

weihuaping118

weihuaping118 发表于 2017-4-4 22:04
" d/ {$ F/ S+ _1 L, r: B狗搭, 可否繼續沿用這麼清楚的表達方式解釋更詳盡呢，譬如從設計端如何避免等，也可給大家做個知識普及， ...

狗哥,貼的是沒有辦法，狗糧才是大家的口味。~~~~~~~~~
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weihuaping118

weihuaping118 发表于 2017-4-4 22:13
狗哥,貼的是沒有辦法，狗糧才是大家的口味。~~~~~~~~~

淚奔，一棒子打回解放前。。。。。