[發明專利]動態靜電放電鉗位電路

有效

• 申請號: 201410184890.6
• 申請日: 2014-05-04
• 公開（公告）號: CN105098743B
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 陳光;程惠娟;李宏偉
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

本發明公開了一種動態ESD鉗位電路，包括：一個VCC電壓電源8；一個VSS接地電源9；一個用于ESD檢測的柵極耦合晶體管3；連接在VCC電壓電源8和柵極耦合晶體管3的柵極之間的耦合電容器1；連接在柵極耦合晶體管3和VSS接地電源9的柵極之間的一系列電阻2；鉗位晶體管7，為多叉指結構，連接在VCC電壓電源8和VSS接地電源9之間；反相器4，連接在柵極耦合晶體管3的漏極和鉗位晶體管7的柵極之間，在ESD事件發生時，觸發鉗位晶體管7的柵極與漏極端子耦合；反饋晶體管5，連接在鉗位晶體管7的柵極與柵極耦合晶體管3的漏極之間；連接在鉗位晶體管7的柵極和VSS接地電源9的柵極之間的電阻6。

技術領域

本發明涉及半導體技術靜電防護領域，具體而言，涉及一種動態靜電放電鉗位電路。

背景技術

隨著半導體制造業工藝的快速發展，超薄柵氧化層和薄電介質的器件增多，靜電放電(Electro-Static Discharge，ESD)逐漸成為芯片故障的主要因素。因此，對于亞微米及以下器件電路結構的模塊，芯片內部ESD二級保護電路是不可或缺的。

對于較大的模擬電路模塊，由于電源域間大量的緩沖晶體管具有分擔ESD電流的能力，相對于每一個晶體管而言所承受的ESD電流會降低，一般不會造成嚴重的損害。但是對于小電源模塊，自身沒有大量的晶體管來分散ESD電流，故很容易造成損害，這種模塊完全依賴內部的ESD保護電路去吸收ESD電流，即使ESD的余留下的尾波都有可能對這個模塊中的微小模塊造成嚴重的損傷。現有的內部ESD保護電路由于時間參數不夠難以做到充分保護，增加ESD電流吸收時間參數將是很重要的改進。

在相關技術中，ESD保護電路鉗位在電源和地之間。它保護半導體芯片中的核心電路。ESD保護電路是用于驅動一個N溝道鉗位晶體管的柵極的動態電路。當其柵極被ESD事件期間驅動到高位時鉗位晶體管將電流從電源分流到地。分壓器產生驅動第一反相器的感應電壓。檢測電壓通常比第一反相器的開關閾值低得多。當ESD電壓到達尖峰時，檢測電壓上升，高于開關閾值，切換所述第一反相器的輸出。一串反相器被第一反相器驅動，而最后一個反相器驅動鉗位晶體管的柵極。當鉗位晶體管開啟時，一個延伸的n溝道晶體管驅動該最后一個反相器輸入到低位，從而延長放電時間。一個滯后p溝道晶體管驅動第一反相器的輸出為高電平，延遲鉗位晶體管的導通。從而增加觸發保護電路所需的電壓。

在目前的電接地的ESD鉗位電路中，通過R-C(電阻-電容)電路來檢測ESD事件，通過調大節R-C參數可以優化導通時間參數，因此，如果要增加時間常數則需要增加電阻和電容的參數，從而增加了電路的面積，而且過大的電阻和電容參數也會導致電路工作上電時的電源到地的ESD鉗位電路產生大峰值的電流泄漏；另外，相關技術的ESD鉗位電路結構存在局限性，導致性能很難提高。

發明內容

針對相關技術中的上述問題，本發明提供了一種動態ESD鉗位電路，以至少解決上述問題。

根據本發明，提供了一種動態靜電放電(ESD)鉗位電路，包括：一個VCC電壓電源8；一個VSS接地電源9；一個用于ESD檢測的柵極耦合晶體管3；連接在VCC電壓電源8和柵極耦合晶體管3的柵極之間的耦合電容器1；連接在柵極耦合晶體管3和VSS接地電源9的柵極之間的一系列電阻2；鉗位晶體管7，為多叉指結構，連接在VCC電壓電源8和VSS接地電源9之間，用于在柵極電壓的控制下導通與VSS接地電源9之間的通路以泄放ESD電流；反相器4，連接在柵極耦合晶體管3的漏極和鉗位晶體管7的柵極之間，在ESD事件發生時，觸發鉗位晶體管7的柵極與漏極端子耦合；反饋晶體管5，連接在鉗位晶體管7的柵極與柵極耦合晶體管3的漏極之間，在VCC電壓電源8開啟時導通VCC電壓電源8到反相器4的輸入極之間的電路連接；連接在鉗位晶體管7的柵極和VSS接地電源9的柵極之間的電阻6。

通過本發明，采用比RC檢測電路更為簡單和敏感的柵極耦合晶體管來檢測ESD事件，通過柵極耦合可以均勻地導通電路，并且，能夠快速地響應，從而可以在超薄柵氧化層和薄電介質應用的微型設備上實現更好的ESD保護。