Étude et conception de structures de protection contre les décharges électrostatiques en technologie BiCMOS de puissance

• Auteur / Autrice : Christelle Delage
• Direction : Nicolas Nolhier, Jean-Marie Dorkel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protection

Décharges électriques

Simulation, Méthodes de

Électrostatique

Mots clés libres

Transmission Line Pulsing (TLP)

BiCMOS

Résumé

Ce mémoire traite de la protection des circuits intégrés contre les décharges électrostatiques (ESD), en technologie BiCMOS de puissance. Notre étude repose essentiellement sur la simulation physique bidimensionnelle et la caractérisation. Les tests industriels ne rendant pas compte du comportement dynamique des structures de protection lors d'une décharge électrostatique , nous avons dû mettre au point un banc de caractérisation impulsionnel, TLP (Transmission Line Pulsing). Deux principaux éléments de protection ESD ont ainsi pu être étudiés : le transistor bipolaire npn autopolarisé est une structure de protection courramment utilisée en technologie BiCMOS. Grâce à la simulation physique, nous expliquons son mode de défaillance et nous étudions l'effet de certains paramètres technologiques sur ses performances. Les résultats de simulation sont confrontés aux mesures expérimentales et à l'analyse de défaillance. L'efficacité de cette structure de protection est ensuite démontrée sur la sortie d'un inverseur CMOS. Le thyristor apparaît comme une structure de protection très robuste mais délicate à utiliser. Pour répondre à la spécification très sévère d'une application de l'électronique automobile, nous avons conçu une nouvelle structure de protection, le MILSCR (MIrrored Lateral SCR). La simulation physique nous a permis de comprendre son mode de défaillance et de l'optimiser pour l'application considérée. Les résultats expérimentaux démontrent sa grande efficacité à protéger contre les deux polarités de décharge électrostatique. Nous proposons enfin une méthodologie de conception des structures de protection ESD.