Ghent University Academic Bibliography

Advanced

Characterisation of on-chip electrostatic discharge waveforms with sub-nanosecond resolution: design of a differential high voltage probe with high bandwidth

Guus Colman UGent (2012)
abstract
Bliksem werd tot aan de ontdekking van de bliksemafleider (18e eeuw) gezien als een van de gevaarlijkste bedreigingen voor het stadsleven. Door het gebruik van micro-elektronica werden ingenieurs gewaar dat ditzelfde fysische verschijnsel, elektrostatische ontlading of ESD genoemd, zich ook op microscopische schaal voordoet. In de jaren zeventig was meer dan 30% van al het chipfalen te wijten aan ESD. Om dit tegen te gaan werd met het onderzoek naar ESD-protecties en -meetsystemen aangevangen. Om meer informatie over het gedrag van een ESD-protectie te verkrijgen wordt een ESD-puls op dit systeem losgelaten. Het antwoord van de protectie op deze puls wordt dan bepaald m.b.v. spannings- en stroomgolfvormmetingen. In dit werk wordt een nieuwe nauwkeurige ESD-golfvormmeettechniek voorgesteld die directe metingen op protecties kan uitvoeren. De karakterisering van ESD-golfvormen op chip wordt enorm bemoeilijkt door de grote hoeveelheid elektromagnetische interferentie die de ESD-puls veroorzaakt. Dit wordt omzeild door het gewenste signaal naar een veilige omgeving te transporteren, waar een standaard meettoestel de meting kan uitvoeren. Dit transport wordt gerealiseerd m.b.v. optische communicatie, wat immuun is voor elektromagnetische interferentie. Zo kan nauwkeurige in-situ-informatie worden verkregen waarmee de ESD-protecties in de toekomst verbeterd kunnen worden.
Up to the 18th century, lightning was considered one of nature’s most dangerous threats in city life. This all ended with the lightning rod, protecting thousands of homes during lightning storms. The large-scale use of microelectronics has made engineers aware of the same physical phenomenon occuring on a microscopic scale. This phenomenon is called electrostatic discharge or ESD. In the seventies, more than 30% of all chip failure was attributed to static electricity. To counter this effect, the research for on-chip ESD protections was born. Today ESD is a buzzing line of research, as with new and faster chip technologies comes a higher ESD vulnerability. This makes ESD protection and measurement increasingly important. Although ESD is now a major subject in chip design, it copes with a lack of accurate device models. To gain more information on the exact operation of an ESD protection, an ESD pulse is unleashed upon this device. The response of the protection on this pulse is then assessed by performing voltage or current waveform measurements. This work presents a waveform measurement technique able to accurately perform direct measurements on the ESD protection. Due to the high amount of electromagnetic interference caused by the ESD pulse, direct waveform characterisation near the protection is hard. This is solved by transporting the target signal into a clean area, where the measurement is performed by standard lab equipment. The key is that this transportation is realized by means of optical communication, which is immune to electromagnetic interference. This way, accurate in situ information can be used to protect tomorrow’s chips.
Please use this url to cite or link to this publication:
author
promoter
UGent and UGent
organization
alternative title
Karakterisering van elektrostatische ontladingsgolfvormen op chip met sub-nanoseconderesolutie: ontwerp van een differentiële hoogspanningsprobe met hoge bandbreedte
year
type
dissertation (monograph)
subject
keyword
Electrostatic Discharge Measurement Probe Bandwidth
pages
XXXVIII, 157 pages
publisher
Ghent University, Department of Information technology
place of publication
Ghent, Belgium
defense location
Gent: Jozef Plateauzaal (Plateaustraat 22)
defense date
2012-03-26 17:00
ISBN
9789085784944
language
English
UGent publication?
yes
classification
D1
copyright statement
I have retained and own the full copyright for this publication
id
2076981
handle
http://hdl.handle.net/1854/LU-2076981
date created
2012-03-29 14:45:44
date last changed
2014-03-26 00:30:49
@phdthesis{2076981,
  abstract     = {Bliksem werd tot aan de ontdekking van de bliksemafleider (18e eeuw) gezien als een van de gevaarlijkste bedreigingen voor het stadsleven. Door het gebruik van micro-elektronica werden ingenieurs gewaar dat ditzelfde fysische verschijnsel, elektrostatische ontlading of ESD genoemd, zich ook op microscopische schaal voordoet. In de jaren zeventig was meer dan 30\% van al het chipfalen te wijten aan ESD. Om dit tegen te gaan werd met het onderzoek naar ESD-protecties en -meetsystemen aangevangen. Om meer informatie over het gedrag van een ESD-protectie te verkrijgen wordt een ESD-puls op dit systeem losgelaten. Het antwoord van de protectie op deze puls wordt dan bepaald m.b.v. spannings- en stroomgolfvormmetingen. In dit werk wordt een nieuwe nauwkeurige ESD-golfvormmeettechniek voorgesteld die directe metingen op protecties kan uitvoeren. De karakterisering van ESD-golfvormen op chip wordt enorm bemoeilijkt door de grote hoeveelheid elektromagnetische interferentie die de ESD-puls veroorzaakt. Dit wordt omzeild door het gewenste signaal naar een veilige omgeving te transporteren, waar een standaard meettoestel de meting kan uitvoeren. Dit transport wordt gerealiseerd m.b.v. optische communicatie, wat immuun is voor elektromagnetische interferentie. Zo kan nauwkeurige in-situ-informatie worden verkregen waarmee de ESD-protecties in de toekomst verbeterd kunnen worden.},
  author       = {Colman, Guus},
  isbn         = {9789085784944},
  keyword      = {Electrostatic Discharge Measurement Probe Bandwidth},
  language     = {eng},
  pages        = {XXXVIII, 157},
  publisher    = {Ghent University, Department of Information technology},
  school       = {Ghent University},
  title        = {Characterisation of on-chip electrostatic discharge waveforms with sub-nanosecond resolution: design of a differential high voltage probe with high bandwidth},
  year         = {2012},
}

Chicago
Colman, Guus. 2012. “Characterisation of On-chip Electrostatic Discharge Waveforms with Sub-nanosecond Resolution: Design of a Differential High Voltage Probe with High Bandwidth”. Ghent, Belgium: Ghent University, Department of Information technology.
APA
Colman, G. (2012). Characterisation of on-chip electrostatic discharge waveforms with sub-nanosecond resolution: design of a differential high voltage probe with high bandwidth. Ghent University, Department of Information technology, Ghent, Belgium.
Vancouver
1.
Colman G. Characterisation of on-chip electrostatic discharge waveforms with sub-nanosecond resolution: design of a differential high voltage probe with high bandwidth. [Ghent, Belgium]: Ghent University, Department of Information technology; 2012.
MLA
Colman, Guus. “Characterisation of On-chip Electrostatic Discharge Waveforms with Sub-nanosecond Resolution: Design of a Differential High Voltage Probe with High Bandwidth.” 2012 : n. pag. Print.