고전압 소자에서 스냅백 이후의 유지 전압은 구동전압에 비해 매우 작아서 고전압 MOSFET이 ESD(ElecroStatic Discharge) 파워클램프로 바로 사용될 경우 래치업 문제를 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 스택 바이폴라 소자를 이용하여 래치업 문제가 일어나지 않는 구조를 제안하였다. 제안된 구조에서는 유지 전압이 구동전압 보다 높으므로 래치업 문제가 발생하지 않으면서, 기존의 다이오드를 사용한 고전압 파워클램프에 비해 면적이 작으며, 내구성 측면에서 800% 성능향상이 있게 되었다. 제안된 구조는 $0.35{mu}m$ 60V BCD(Bipolar-CMOS-DMOS) 공정을 사용하여 제작되었으며, TLP(Transmission Line Pulse) 장비로 웨이퍼-레벨 측정을 하였다.
The holding voltage of high-voltage devices under the snapback breakdown condition has been known to be much smaller than the operating voltage. Such characteristics cause high-voltage ICs to be susceptible to the transient latch-up failure in the practical system applications, especially when these devices are used as the ESD(ElectroStatic Discharge) power clamp circuit. A new latchup-free design of the ESD power clamp circuit with stacked-bipolar devices is proposed and successfully verified in a $0.35{mu}m$ 3.3V/60V BCD(Bipolar-CMOS-DMOS) process to achieve the desired ESD level. The total holding voltage of the stacked-bipolar devices in the snapback breakdown condition can be larger than the operating voltage. Proposed power clamp operates safely because of the high holding voltage. From the measurement on the devices fabricated using a $0.35{mu}m$ BCD Process, it was observed that the proposed ESD power clamp can provide 800% higher ESD robustness per silicon area as compared to the conventional clamps with a high-voltage diode.
