車載用ICのESDサージシミュレーション : 入出力保護ダイオードのESDサージ耐量(<特集>プロセス・デバイス・回路シミュレーション及び一般)  [in Japanese] ESD surge simulation of IC for automobile : ESD surge robustness of IC protection diode  [in Japanese]

車載用ICの入出力端子は、自動車という特殊な使用環境からESD、L負荷、IGパルスはじめ各種サージに晒される。このため車載用ICにとってサージ耐量は重要な設計項目となっている。中でも150Ω、150pF(以下ECUモデルという)、25kVのESD試験は条件が厳しく、これまではキャパシタ、パワーZDなどのIC外付けの保護素子が必要であった。しかし、電子制御ユニット(ECU)のサイズ、コスト低減にはIC単独でのサージ耐量確保が必須である。そこで、寄生トランジスタを持たず入出力保護に適したダイオードの耐量解析をESDの熱過渡シミュレーションで行った。その結果、ダイオードのESD耐量はホットスポットの格子温度で決まることが新たに判明した。そして、格子温度のダイオードサイズ、拡散層、エッジ構造に対する依存性をそれぞれシミュレーションすることで、IC内蔵に最適なESD25kV保証の保護ダイオードを実現した。

The input-and-output terminal of IC for automobile is exposed to various surges, that is ESD (Electrostatic discharge), L(Inductive)-load surge, and IG (Ignition) pulse surge. Especially, the ESD test of 150Ω, l50pF(hereafter, it's designated as ECU model), 25kV is so severe condition that IC external protection devices, such as Capacitor and power ZD were required. However, in order to reduce the size and cost of ECU (Electronic control Unites), it is indispensable to satisfy the tough ESD condition of 25kV without external protection devices. Then, the ESD analysis of the diode that is suitable for a protection since having no parasitic transistor was performed by the electro-thermal simulation. Consequently, it has been newly cleared that ESD robustness of a diode depends on the lattice temperature of a hot spot. And the optimal built-in protection diode that is proof against 25kV ESD has been realized by the simulation of the dependence of the diode size, diffusion layers, and edge structure, on lattice temperature, respectively.