Les travaux présentés dans ce mémoire visent à analyser et optimiser le comportement des
composants de protection haute tension contre les décharges électrostatiques (ESD) à leur déclenchement.
Pour cela, deux approches ont été suivies :
Un outil de mesure dédié, le «transient-TLP », a été développé. Cet outil est basé sur la correction
mathématique des données mesurées à l'oscilloscope avec un système de mesure vf −TLP
standard. L'atténuation fréquentielle et le déphasage des signaux d'oscilloscope sont corrigés à
l'aide des coefficients de paramètres −S du système. L'erreur de mesure est inférieure à 2 %. La
méthode, d'abord conçue pour des mesures sur wafer, a ensuite été appliquée pour mesurer des
composants sur boîtier.
A l'aide de cet outil, le comportement transitoire des protections ESD utilisées à Freescale
a pu être analysé. Des simulations TCAD ont ensuite été menées pour étudier les étapes du
déclenchement d'un composant de protection haute tension. En particulier, l'origine physique
de l'apparition d'un pic de surtension au déclenchement de ce composant a été expliqué, et des
solution de dessin ont été proposées pour en réduire l'amplitude. |
The research work presented in this thesis is aimed to analyze and optimize the triggering behavior
of high voltage devices against electrostatic discharges (ESD). Two approaches were used :
A dedicated tool was created. The « transient-TLP » tool is based on mathematical postprocessing
of oscilloscope raw data, measured using a standard vf − TLP system. Frequency
attenuation and phase shift of scope signal are corrected using previously measured -S parameter
coefficients of the system. Measurement error is less than 2 %. This method, first designed for
on-wafer measurement were then adapted to packaged device measurements.
The transient behavior of ESD devices used at Freescale was analyzed using this tool. TCAD
simulations were then performed to analyze the turning-on of a high voltage ESD device. The
physical origins of the strong voltage overshoot peak observed at the triggering of this component
was explained, and design solutions were proposed to significantly reduce the magnitude
of this peak. |