latch up 原理
latch-up闩锁效应
• Latch up 的定义 • Latch up 的原理分析 • 产生 Latch up 的具体原因 • 防止 Latch up 的方法
Latch up 的定义
Latch up 最易产生在易受外部干扰的I/O电路处, 也偶尔 发生在内部电路
Latch up 是指cmos晶片中, 在电源power VDD和地线 GND(VSS)之间由于寄生的PNP和NPN双极性BJT相互 影响而产生的一低阻抗通路, 它的存在会使VDD和 GND之间产生大电流
BJT到低阻基体上的通路 • 使用Guard ring: P+ ring环绕nmos并接GND；N+ ring环绕pmos 并
接VDD，一方面可以降低Rwell和Rsub的阻值，另一方面可阻止 栽子到达BJT的基极。如果可能，可再增加两圈ring。 • Substrate contact和well contact应尽量靠近source,以降低Rwell和 Rsub的阻值。 • 使nmos尽量靠近GND，pmos尽量靠近VDD,保持足够的距离在 pmos 和nmos之间以降低引发SCR的可能 • 除在I/O处需采取防Latch up的措施外，凡接I/O的内部mos 也应圈 guard ring。 • I/O处尽量不使用pmos(nwell)
• Emitter-Base齐纳管有100~300欧姆的 内阻， NSD/P-epi和PSD/N-well齐纳 管的内阻则更大，这些内阻大大提高 了齐纳管的耐压性，同时也会使PAD 上出现高于理论值几十伏的电压，这 种特点大大限制了齐纳箝位保护电路 的应用。
PAD
D1
NMoat
Metal connecting to pad
Poly resistor
latch up测试标准
latch up测试标准Latch up是指集成电路中的一种失效现象，当一个晶体管或器件被误用时，或由于外界干扰等原因导致，会出现电流过大的现象，从而导致电路失效或损坏。
Latch up测试是为了验证电路的稳定性和可靠性，以确保电路能够正常工作并长期稳定运行。
Latch up是一种瞬态故障，通常发生在集成电路中存在PNPN结构的电路，例如CMOS电路或双极性晶体管。
这种结构使得电路在特定条件下会形成一个自反馈回路，导致电流大幅度增加，进而导致电路失效。
Latch up测试通常包括以下步骤：1.设计电路：首先，在设计电路时需要充分考虑到避免触发Latch up现象的条件。
例如，采用合适的工艺参数和结构设计，选择适当的尺寸和电流容限，并避免形成PNPN结构的电路。
2.模拟仿真：使用电路仿真软件进行模拟分析，验证设计电路的稳定性和可靠性。
通过模拟仿真，可以观察电路在边界条件下是否可能出现Latch up现象。
3.制造过程控制：在芯片制造过程中，需要严格控制工艺参数和制造流程，以确保电路的稳定性。
例如，控制晶体管制造的掺杂浓度、尺寸和位置，避免PNPN结构的形成。
4.电流注入测试：进行电流注入测试是验证电路是否存在Latchup现象的重要步骤。
通常，将高电压施加到电路的输入、输出端口，然后测量电路中的电流变化。
如果电流显著增加，就说明电路存在Latch up现象。
5.温度测试：温度是影响电路稳定性的重要因素，因此进行温度测试可以验证电路在不同温度条件下的工作情况。
在温度测试中，可以观察电路在不同温度下的电流变化和稳定性。
6.电压应力测试：电压应力测试是在电路上施加不同的电压，并监测电流的变化。
通过电压应力测试，可以验证电路在不同电压条件下的稳定性和可靠性。
7.压耐测试：压耐测试是对电路进行高电压的耐受能力测试。
在压耐测试中，会施加高于设计电压的电压，并观察电路的稳定性和可靠性。
如果电路能够正常工作且没有失效，说明电路具有良好的压耐性能。
闩锁效应定义
什么是闩锁效应？单片机开发2009-11-29 00:03:09 阅读220 评论0 字号：大中小闩锁效应是CMOS工艺所特有的寄生效应，严重会导致电路的失效，甚至烧毁芯片。
闩锁效应是由NMOS的有源区、P衬底、N阱、PMOS的有源区构成的n-p-n-p结构产生的，当其中一个三极管正偏时，就会构成正反馈形成闩锁。
避免闩锁的方法就是要减小衬底和N 阱的寄生电阻，使寄生的三极管不会处于正偏状态。
静电是一种看不见的破坏力，会对电子元器件产生影响。
ESD 和相关的电压瞬变都会引起闩锁效应（latch-up）是半导体器件失效的主要原因之一。
如果有一个强电场施加在器件结构中的氧化物薄膜上，则该氧化物薄膜就会因介质击穿而损坏。
很细的金属化迹线会由于大电流而损坏，并会由于浪涌电流造成的过热而形成开路。
这就是所谓的“闩锁效应”。
在闩锁情况下，器件在电源与地之间形成短路，造成大电流、EOS（电过载）和器件损坏。
MOS工艺含有许多内在的双极型晶体管。
在CMOS工艺下，阱与衬底结合会导致寄生的n-p-n-p结构。
这些结构会导致VDD和VSS线的短路，从而通常会破坏芯片，或者引起系统错误。
例如，在n阱结构中，n-p-n-p结构是由NMOS的源，p衬底，n阱和PMOS的源构成的。
当两个双极型晶体管之一前向偏置时（例如由于流经阱或衬底的电流引起），会引起另一个晶体管的基极电流增加。
这个正反馈将不断地引起电流增加，直到电路出故障，或者烧掉。
可以通过提供大量的阱和衬底接触来避免闩锁效应。
闩锁效应在早期的CMOS工艺中很重要。
不过，现在已经不再是个问题了。
在近些年，工艺的改进和设计的优化已经消除了闩锁的危险。
Latch up 的定义? Latch up 最易产生在易受外部干扰的I/O电路处, 也偶尔发生在内部电路? Latch up 是指cmos晶片中, 在电源power VDD和地线GND(VSS)之间由于寄生的PNP和NPN双极性BJT相互影响而产生的一低阻抗通路, 它的存在会使VDD和GND之间产生大电流? 随着IC制造工艺的发展, 封装密度和集成度越来越高,产生Latch up的可能性会越来越大? Latch up 产生的过度电流量可能会使芯片产生永久性的破坏, Latch up 的防范是IC Layout 的最重要措施之一Latch up 的原理分析Q1为一垂直式PNP BJT, 基极(base)是nwell, 基极到集电极(collector)的增益可达数百倍；Q2是一侧面式的NPN BJT，基极为P substrate，到集电极的增益可达数十倍；Rwell 是nwell的寄生电阻；Rsub是substrate电阻。
latch up原理
latch up原理Latch-Up原理。
Latch-Up是指在CMOS电路中由于PNP和NPN晶体管的基极和集电极之间的相互耦合而导致的一种电路失效现象。
当CMOS电路中的某些条件满足时，会导致PNP和NPN晶体管同时导通，形成一个正反馈回路，导致电路失效。
在本文中，我们将详细介绍Latch-Up原理及其防护措施。
Latch-Up的原理是由于CMOS电路中的PNP和NPN晶体管之间的相互耦合。
当CMOS电路中的两个晶体管之间的电压差超过一定阈值时，会导致PNP晶体管和NPN晶体管同时导通，形成一个正反馈回路。
由于这个正反馈回路的存在，一旦触发Latch-Up现象，电路将失去控制，导致电路失效。
Latch-Up现象会导致CMOS电路的性能下降甚至损坏，因此需要采取一定的防护措施。
首先，可以通过合理设计电路结构来减小PNP和NPN晶体管之间的耦合，减小Latch-Up的可能性。
其次，可以在电路中引入Latch-Up保护电路，如在电路中加入Latch-Up保护二极管来限制PNP和NPN晶体管之间的电压差，从而防止Latch-Up现象的发生。
此外，合理选择工艺和材料也可以减小Latch-Up的发生概率，如采用深亚微米工艺和抗辐射材料。
总之，Latch-Up是CMOS电路中常见的一种失效现象，其原理是由于PNP和NPN晶体管之间的相互耦合导致的。
为了防止Latch-Up现象的发生，我们可以通过合理设计电路结构、引入Latch-Up保护电路以及选择合适的工艺和材料来减小Latch-Up的可能性。
希望本文能够对Latch-Up原理有所了解，并为电路设计和应用提供一定的参考价值。
latch up原理
latch up原理
latch up是指在集成电路中出现的一种不可逆转的失效状态，
该状态可能会导致电路的损坏。
当一个电路被连入一个能够提供电流的电源时，如果发生latch up，电路中的二极管或晶体
管将失去对输入电压的控制，从而导致电路中的电流迅速增大，最终可能会引起电压降和电流增加，从而损坏电路。
latch up的发生通常涉及到PN结中的电流增益效应。
PN结是
半导体器件中的一个常见结构，在正向偏置下，电子会从n区域注入到p区域中，形成电流。
而在反向偏置下，接近PN结
的区域的电子会移动到p区域中，同时空穴会移动到n区域中，这会导致电流增大。
正常情况下，这种电流增益效应不会引起严重的问题。
然而，当一些特殊条件下，这种电流增益效应可能会被放大，导致latch up的发生。
当输入电压超过某个边界值时，可能会
触发PN结中的电流增益效应，进而引发latch up。
一旦latch up发生，电路中的电流将极大增加，超过了正常工作范围，
可能会导致电路元件的烧毁。
为了预防latch up的发生，可以采取一系列措施。
例如，可以
通过设计时避免过高的功率和过大的电流，采用合适的材料和工艺以降低PN结的电流增益效应，或者使用特殊的结构设计
来防止latch up的发生。
总结来说，latch up是一种集成电路中的失效状态，它可能导
致电路损坏。
它的发生与PN结中的电流增益效应有关，通过合适的设计措施可以预防latch up的发生。
latch-up版图
latch-up原理分析
I n Out N+ P+ P+ Q1 Q2 N+ N+ P+
R w ell N w ell P- e p i
R su b P+s u b
华侨大学厦门专用集成电路系统重点实验室
Copyright by Huang Weiwei
latch-up原理分析
I n Out N+ P+ P+ Q1 Q1 Q2 OUT R su b P+s u b R su b Q2 OUT N+ N+ P+ R w ell
R su b
Q2
华侨大学厦门专用集成电路系统重点实验室
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latch-up原理分析
I n Out N+ P+ P+ Q1 Q2 N+ N+ P+ R w ell N w ell P- e p i R su b P+s u b
Latch up的具体原因5 5 产生Latch up
OUT Q1
R w ell
R su b
Q2
华侨大学厦门专用集成电路系统重点实验室
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latch-up原理分析
I n Out N+ P+ P+ Q1 Q2 N+ N+ P+ R w ell N w ell P- e p i R su b P+ s u b
华侨大学厦门专用集成电路系统重点实验室
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latch-up保护方法
lockup latch工作原理
lockup latch工作原理
Lockup latch是一种常用于数字电路中的存储元件，常见于触发器、寄存器等电路中。
它的工作原理是基于触发器的基本原理，通过控制输入信号和时钟信号的变化来实现数据的存储和传输。
在数字电路中，存储元件起着至关重要的作用，它们可以存储和传输数据，是数字系统中的核心组件之一。
而在存储元件中，锁存器是一种常见的存储元件，其中的Lockup latch就是一种常见的锁存器。
Lockup latch通常由两个互补的双稳态触发器组成，其中一个触发器的输出作为另一个触发器的控制信号。
这两个互补的双稳态触发器能够使锁存器在特定的时钟信号作用下实现数据的存储和传输。
具体来说，当时钟信号到来时，锁存器会根据控制信号的状态来决定是否存储输入信号，并在时钟信号的控制下将存储的数据传输到输出端。
Lockup latch在数字系统中广泛应用，例如在寄存器、触发器、存储器等电路中都有它的身影。
它可以实现数据的保持、传输和控制，是数字系统中不可或缺的一部分。
总的来说，Lockup latch是一种常见的存储元件，通过控制输入信号和时钟信号的变化来实现数据的存储和传输。
它在数字系统中起着至关重要的作用，广泛应用于各种数字电路中。
通过深入了解
Lockup latch的工作原理，我们可以更好地理解数字系统的工作原理，为设计和优化数字电路提供重要的参考。
闩锁效应latch up
闩锁效应（latch up）闩锁效应（latch up）是CMOS必须注意的现象，latch我认为解释为回路更合适，大家以后看到latch up就联想到在NMOS与PMOS里面的回路，其实你就懂了一半了.为什么它这么重要？因为它会导致整个芯片的失效，所以latch up是QUAL测试的一种，并且与ESD（静电防护）紧密相关。
第一部分 latch up的原理我用一句最简单的话来概括，大家只要记住这句话就行了：latch－up是PNPN的连接，本质是两个寄生双载子transisitor的连接，每一个transistor的基极（base）与集极（collector）相连，也可以反过来说，每一个transistor的集极（collector）与另一个transistor的基极（base）相连，形成positive feedback loop（正回馈回路）,下面我分别解释。
我们先复习什么是npn，如图1，在n端加正偏压，np之间的势垒就会降低，n端电子为主要载流子，于是电子就很开心地跑到p,其中有一部分电子跑得太开心了，中间的p又不够厚，于是就到pn的交界处，这时右边的n端是逆偏压，于是就很容易就过去了。
所以，左边的n为射极（emmiter，发射电子），中间P为基极（base），右边n为集极(collector,收集电子嘛）理解了npn，那么pnp就好办，如图2。
图2清楚的表示了latch up的回路。
左边是npn，右边是pnp，图3是电路示意图。
大家可以看出，P－sub既是npn的基极，又是pnp的集极；n－well既是既是pnp的基极，又是npn的集极，所以说，每一个transistor的集极（collector）与另一个transistor的基极（base）相连。
那么电流怎么走呢？比如在P＋加5V-->电洞被从P＋推到N well-->越过n well再到p sub-->这个时候，大家注意，电洞有两条路可走，一是跑到NMOS的N＋，二是跑到旁边的Nwell，nwell比n＋深，当然更好去，所以电洞又回去了。
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latch up 原理
latch up是一种常见的电路现象，特别是在模拟电路中，它会导致电路性能的恶化，甚至可能导致电路的崩溃。
本文将介绍latch up 的原理、现象、危害以及预防措施。
latch up是由于电路中的晶体管或其他电子元件在特定电压下导通，形成了一个或多个连续的电子通道，导致电路中的其他元件无法正常工作。
通常，latch up的产生需要两个条件：一是电路中存在连续的电流通路；二是电路中的电压达到特定值，使得电子在通道中的传输速度超过信号的传播速度。
latch up发生后，电路的性能会受到严重影响。
首先，latch up 会导致电路的延迟增加，从而影响电路的工作频率。
其次，latch up 还会导致电路的噪声容限降低，使得电路对噪声的敏感度增加。
此外，latch up还会导致电路的功耗增加，从而影响电路的散热性能。
latch up不仅会影响电路的性能，还可能导致电路的崩溃。
当latch up持续存在时，它会不断消耗电路中的电源和地电平，导致电源和地之间的电压波动，从而影响电路中的其他元件。
此外，latch up 还可能导致电路中的其他电子元件过热，从而引发火灾等安全问题。
四、预防措施
为了防止latch up的发生，我们可以采取以下措施：
1. 优化电路设计：在电路设计中，应避免使用连续的电流通路，避免使用高电压和高电流的工作模式。
同时，应合理分配电源和地的位置，以减少电源和地之间的干扰。
2. 使用抗latch up材料：在选择电子元件时，应选择具有抗latch up特性的材料，如低导通电压、低导通电阻的晶体管等。
3. 增加去耦电容：在电路中增加去耦电容可以减少电源和地之间的干扰，从而减少latch up的发生。
4. 调试和测试：在电路调试和测试过程中，应使用示波器等工具监测电路中的电压和电流变化，及时发现和处理latch up问题。
总之，latch up是一种常见的电路现象，它会导致电路性能的恶化，甚至可能导致电路的崩溃。
为了防止latch up的发生，我们可以采取优化电路设计、使用抗latch up材料、增加去耦电容和调试和测试等措施。
通过这些措施，我们可以提高电路的性能和稳定性，确保其在实际应用中的可靠性和安全性。