Toshibas Schutzgerät gegen elektrostatische Entladung (ESD) mit 0,13 µm-Prozess für analoge Leistungshalbleiter verbessert die ESD-Eigenschaften

Die Toshiba Corporation (TOKYO:6502) hat ein Schutzgerät gegen elektrostatische Entladung (ESD) für die analoge Leistungshalbleiteranwendung entwickelt, das mit der fortschrittlichen 0,13 µm Prozesstechnologie ausgestattet ist, um die Struktur des Transistors zu optimieren und die ESD-Eigenschaften signifikant zu verbessern. Der ESD-Schutz ist (bis zu viermal) robuster und die Standardabweichung beträgt lediglich 1/12 der konventionellen Struktur. Durch die Analyse von 3D-Simulationen kann Toshiba einen Mechanismus für die Optimierung der Transistorstruktur bestimmen, um die ESD-Robustheit zu verstärken. Toshiba hat diese Fortschritte am 14. Juni ²⁰¹⁶ auf dem "ISPSD 2016", dem internationalen Symposium für Halbleiter in Tschechien vorgestellt.

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Schematic cross-section of studied structure (Graphic: Business Wire)

Störspannungen durch elektrostatische Entladung, ob durch den menschlichen Körper oder durch Geräte, können Halbleiterkomponenten zerstören, da der ESD-Stromfluss zu einem lokalen Temperaturanstieg im Silikon führen kann. ESD-Schutzgeräte sollen den internen Schaltkreis schützen. Dies gilt vor allem für analoge Leistungshalbleiter für 10 V- bis 100 V-Anwendungen, die eine hohe Bemessungsspannung benötigen. In diesem Fall müssen ESD-Schutzgeräte einen hohen Stromfluss garantieren, was zu einem größeren Chip führt. Die Größenreduzierung des ESD-Schutzgerätes stellt bei der Realisierung kompakterer Chips ein Problem dar.

Unter Verwendung einer 3D-Simulationsanalyse bei einer elektrostatischen Entladung hat Toshiba festgestellt, dass eine Zerstörung durch ESD auf den Anstieg der Gittertemperatur in Folge des Stromflusses am höchsten Punkt des elektrischen Feldes zurückzuführen ist. Die Modifizierung der Transistorstruktur, die eine Ausdehnung des Drain-niedrigen Widerstandsbereichs Richtung Source und eine Unterdrückung des Lateralwiderstands im Silikon bewirkt, führt zu einer Ladungsverschiebung vom untersten Drain in Richtung Source und trennt den Strom vom höchsten Punkt des elektrischen Feldes. Dieses optimierte Design erhöht nachweislich die ESD-Robustheit um bis zu viermal und reduziert die Standardabweichung um bis zu 1/12. Darüber hinaus wurde die für das HBM-Modell benötigte Gerätegröße^* ±2000 V um 68 % reduziert.

Toshiba bietet ausgereifte analoge Verfahrensplattformen mit einer 0,13 µm Prozesstechnologie, die mit den Transistoren, wie CMOS, DMOS, bipolare Transistoren und passive Geräte, wie Widerstände und Kondensatoren, eingebettet werden können. Der Anwender kann einen für jede Anwendung passenden Prozess aus drei Verfahrensplattformen wählen: "BiCD-0.13" wird hauptsächlich im Automobilbereich (DMOS-Aufstellung bis zu 100 V); "CD-0.13BL" überwiegend für die Motorsteuerung (DMOS-Aufstellung bis zu 60 V) verwendet; und der "CD-0.13"-Prozess dient vor allem für das Strommanagement in der IC-Umgebung (DMOS-Aufstellung bis zu 40 V).

Toshiba plant, bis 2017 Produkte mit dem für diese Technologie verwendeten CD-0.13-Prozess zu vermarkten und wird sich weiterhin für die Einführung anderer Prozessplattformen aktiv einsetzen, um die ESD-Eigenschaften zu verbessern.

* HBM (Human Body Model) : Eines der Parameter zur Kennzeichnung der ESD-Robustheit

Über Toshiba

Die Toshiba Corporation, ein Unternehmen der Fortune Global 500, lässt ihre Weltklasse-Kompetenzen im Bereich hoch entwickelter elektronischer und elektrischer Produkte und Systeme in drei Schwerpunkt-Geschäftsbereiche einfließen: Energie, die das tägliche Leben möglich macht, die sauberer und sicherer ist, Infrastruktur, die für Lebensqualität sorgt, und Speicherplatz, der die fortschrittliche Informationsgesellschaft möglich macht. Der Grundleitsatz der Toshiba Group lautet: "Den Menschen verpflichtet, der Zukunft verpflichtet" ("Committed to People, Committed to the Future"). Das Unternehmen treibt sein operatives Geschäft global voran und trägt zur Gestaltung einer Welt bei, in der zukünftige Generationen besser leben können.

Toshiba wurde 1875 in Tokio gegründet und bildet heute das Zentrum eines Netzwerks aus 550 Konzernunternehmen, die weltweit 188.000 Mitarbeiter beschäftigen und einen Jahresumsatz von mehr als 5,6 Billionen Yen (50 Milliarden US-Dollar) erwirtschaften. (Stand 31. März 2016)
Weitere Informationen zu Toshiba finden Sie unter www.toshiba.co.jp/index.htm.

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