[發明專利]柵極介電層保護

有效

• 申請號: 201310189992.2
• 申請日: 2013-05-21
• 公開（公告）號: CN104183595B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: M·G·普拉布;M·I·納塔拉延;賴大偉;單毅
• 申請（專利權）人: 新加坡商格羅方德半導體私人有限公司
• 主分類號: H01L27/04
• 分類號: H01L27/04;H01L29/78;H01L21/77
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司11314
• 代理人: 程偉,王錦陽

1.一種半導體裝置，包括：

晶體管，具有位于襯底上的柵極，該柵極包括位于柵極介電層上方的柵極電極；

柵極介電層保護模塊，耦接至該晶體管，其中，該柵極介電層保護模塊于啟動時提供保護偏置，以將該柵極與襯底之間的電壓差V_DIFF降至低于該柵極介電層的擊穿電壓V_BD，

其中，該柵極介電層保護模塊包括：

感測電路，以偵測靜電放電事件；以及

偏置電路，耦接至該晶體管，

其中，當偵測到靜電放電事件時，該感測電路啟動該偏置電路，以提供該保護偏置，以及

其中：

該晶體管為耦接至I/O墊的I/O單元的部分；

該I/O單元包括I/O晶體管，該I/O晶體管與該晶體管串聯耦接于第一及第二軌線之間，該I/O晶體管的第一端子耦接至該第一軌線且該晶體管的第一端子耦接至該第二軌線；

I/O單元輸入耦接該I/O墊至該I/O晶體管及該晶體管的柵極；以及

I/O單元輸出耦接至該I/O晶體管及該晶體管的共同第二端子。

2.如權利要求1所述的半導體裝置，其中：

該晶體管包括位于該襯底中的晶體管本體；以及

該柵極介電層保護模塊耦接至該晶體管本體。

3.如權利要求2所述的半導體裝置，其中，該柵極介電層保護模塊向該晶體管本體提供該保護偏置，以增加襯底電壓V_SUB，從而將V_DIFF降至低于V_BD至少5％。

4.如權利要求1所述的半導體裝置，其中，該柵極介電層保護模塊提供該保護偏置，以增加襯底電壓V_SUB，從而將V_DIFF降至低于V_BD。

5.如權利要求1所述的半導體裝置，其中，該柵極介電層保護模塊提供該保護偏置，以將V_DIFF降至低于V_BD至少5％。

6.如權利要求1所述的半導體裝置，其中，該感測電路包括：

感測電阻，與感測電容串聯耦接于第一及第二軌線之間，其中，該感測電阻耦接至該第一軌線且該感測電容耦接至該第二軌線；以及

感測電路輸出，耦接至該偏置電路，該感測電路輸出設于該感測電阻與感測電容的共同端子之間，其中，當未偵測到靜電放電事件時，該感測電路于該感測電路輸出產生無效感測輸出信號，而當偵測到靜電放電事件時，該感測電路產生有效感測輸出信號以啟動該偏置電路。

7.如權利要求6所述的半導體裝置，其中，該偏置電路包括：

第一及第二晶體管，串聯耦接于該第一及第二軌線之間，該第一晶體管的第一端子耦接至該第一軌線且該第二晶體管的第一端子耦接至該第二軌線；

偏置輸入，耦接至該第一及第二晶體管的柵極；以及

偏置輸出，耦接至該第一及第二晶體管的共同第二端子。

8.如權利要求7所述的半導體裝置，其中：

該第一軌線為高功率軌線；

該第二軌線為接地軌線；

該第一晶體管為p型晶體管；

該第二晶體管為n型晶體管；以及

當啟動該保護電路時，開啟該第一晶體管并關閉該第二晶體管，以使電流自該第一軌線經該第一晶體管流向該偏置輸出。

9.如權利要求8所述的半導體裝置，其中，該偏置輸出的該電流流向該晶體管的本體，以產生該保護偏置，從而降低V_DIFF。

10.如權利要求8所述的半導體裝置，包括：

偏置輸出電阻，耦接至該偏置輸出與該第二軌線，其中，該偏置輸出的該電流流經該電阻，以產生該保護偏置，從而降低V_DIFF。

11.如權利要求1所述的半導體裝置，其中：

該I/O晶體管為p型晶體管；

該晶體管為n型晶體管；

該第一軌線為高功率軌線；以及

該第二軌線為接地軌線。

12.如權利要求1所述的半導體裝置，包括基于軌線的靜電放電保護電路，其耦接至該晶體管。

13.如權利要求1所述的半導體裝置，包括基于焊墊的靜電放電保護電路，其耦接至該晶體管。