近日，星空平台,星空（中国）金湘亮教授研究团队在国际电子器件领域顶级期刊IEEE Electron Device Letters上发表了题为“Total-Ionizing-Dose Tolerant SCR Devices with High Holding Voltage for ESD Protection”的研究论文（DOI: 10.1109/LED.2024.3477452），学院博士研究生刘煜杰为第一作者，刘小年老师和金湘亮教授为论文通讯作者。

图（a）是所设计的静电释放（ESD）保护器件PGSCR的结构剖面图，得益于并联Q_NPN2管对Q_PNP和Q_NPN1管构成的主要可控硅（SCR）静电释放路径的分流作用，该器件具有较高的维持电压，可以避免高电压电路正常工作时ESD路径的闩锁风险。图（b）是辐照前及不同总剂量辐照后（最高辐照总剂量达150 krad(Si)）器件的传输线脉冲（TLP）测试结果，TLP测试结果表明辐照后器件的失效电流没有退化，其泄漏电流始终维持在纳安量级，这个结果优于已发表的ESD器件，这表明PGSCR器件具有极强的总剂量辐射耐受性。图（c）为本工作提出PGSCR器件与行业同类型ESD保护器件在关键参数方面的对比：PGSCR器件具有高维持电压和维持电流，器件的整体优值也优于其他同类器件，该器件可以在高达150 krad(Si)的总剂量辐照后维持相同的失效电流和泄漏电流。

这项工作研究了一种具有高维持电压和强辐照耐受性的高压（HV）静电放电（ESD）器件PGSCR。该器件采用标准0.18 µm BCD工艺制造。TLP测试表明，PGSCR的保持电压为18.79 V，保持电流为3.61 A。等效人体模型保护水平高达19 kV。此外，γ射线辐照实验表明，即使在150 krad(Si) 的总电离剂量（TID）辐照下，PGSCR在ESD性能方面的退化也很小，漏电流保持在nA水平。与现有的高压ESD保护器件相比，PGSCR具有优异的面积效率、高总剂量耐受性和强抗闩锁性，这使其成为空间应用中高压ESD保护的理想器件。

这项工作得到了国家自然科学基金62204083和62174052以及湖南省自然科学基金2024JJ6322的资助。

论文信息：Yujie Liu, Ke Zhang, Yansen Liu, Xiaonian Liu and Xiangliang Jin.“Total-Ionizing-Dose Tolerant SCR Devices with High Holding Voltage for ESD Protection”,IEEE Electron Device Letters, DOI: 10.1109/LED.2024.3477452.

论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10713389 

一审：刘小年

二审：贺兵香

三审：廖洁桥