[發(fā)明專利]在低電壓CMOS工藝中具有高雙極阻擋電壓的模擬開關(guān)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410219317.4
• 申請日: 2014-05-23
• 公開（公告）號: CN104184443B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·A·塞爾瑟多;K·斯威特蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 美國亞德諾半導(dǎo)體公司
• 主分類號: H03K17/60
• 分類號: H03K17/60
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所11038
• 代理人: 劉倜

技術(shù)領(lǐng)域

所公開的技術(shù)涉及電子設(shè)備，更具體地涉及一種保護(hù)電路以防止諸如電過應(yīng)力/靜電釋放之類的瞬態(tài)電事件的雙極阻擋電壓開關(guān)裝置。

背景技術(shù)

某些電子系統(tǒng)可能暴露至具有相對短持續(xù)時間并具有快速改變的電壓和/或電流的瞬態(tài)電事件。例如，瞬態(tài)電事件可包括由于電荷突然從物體或人向電子系統(tǒng)釋放而產(chǎn)生的靜電釋放(ESD)或電磁接口事件。

瞬態(tài)電事件可能由于相對于較小面積的IC的過壓情況和/或高程度的功耗而損壞電子系統(tǒng)內(nèi)的集成電路(IC)。這種高速的高功率耗散可潛在地導(dǎo)致核心電路的損壞，導(dǎo)致柵氧擊穿、結(jié)損壞、金屬損壞和表面電荷累計(jì)，以及其它損壞現(xiàn)象。而且，瞬態(tài)電事件可包括閂鎖效應(yīng)(換言之，不經(jīng)意地產(chǎn)生了低阻抗路徑)，從而擾亂IC的功能并潛在地對IC造成永久性損傷。

發(fā)明內(nèi)容

所公開的技術(shù)涉及用于保護(hù)以防止瞬態(tài)電事件的設(shè)備。在一個方面中，布置在p型襯底上的設(shè)備包括具有高雙極阻擋電壓的模擬開關(guān)，其包括第一p型阱區(qū)域，第二p型阱區(qū)域，布置在第一和第二p型阱區(qū)域之間的第一n型阱區(qū)域，以及處于第一p型阱區(qū)域、第二p型阱區(qū)域和第一n型阱區(qū)域下方的深n型阱區(qū)域。設(shè)備還包括布置在第一p型阱區(qū)域和n型阱區(qū)域之間的第一本征n型區(qū)域以及布置在第二p型阱區(qū)域和n型阱區(qū)域之間的第二本征n型區(qū)域。設(shè)備被配置成使得第一p型阱區(qū)域作為雙向PNP雙極晶體管的發(fā)射極/集電極。此外，第一本征n型區(qū)域、第一n型阱區(qū)域和第二本征n型區(qū)域被配置成作為雙向PNP雙極晶體管的的基極。而且，第二p型阱區(qū)域被配置成作為雙向PNP雙極晶體管的集電極/發(fā)射極。

附圖說明

圖1是根據(jù)一個實(shí)施例的包括主保護(hù)裝置和次保護(hù)裝置的輸入接口的示意圖。

圖2是根據(jù)一個實(shí)施例的具有高雙極阻擋電壓的模擬開關(guān)的示意電路圖。

圖3是示出了根據(jù)一個實(shí)施例的具有高雙極阻擋電壓的模擬開關(guān)的電流電壓關(guān)系的示圖。

圖4A是根據(jù)一個實(shí)施例的具有高雙極阻擋電壓的模擬開關(guān)的截面圖。

圖4B是注釋有電路元件的根據(jù)一個實(shí)施例的具有高雙極阻擋電壓的模擬開關(guān)的截面圖。

圖5A是根據(jù)另一實(shí)施例的具有高雙極阻擋電壓的模擬開關(guān)的截面圖。

圖5B是注釋有電路元件的根據(jù)另一實(shí)施例的具有高雙極阻擋電壓的模擬開關(guān)的截面圖。

圖5C是根據(jù)另一實(shí)施例的具有高雙極阻擋電壓的模擬開關(guān)的平面圖。

圖6A是從根據(jù)一個實(shí)施例的具有高雙極阻擋電壓的模擬開關(guān)測得的脈沖電流電壓關(guān)系和相應(yīng)泄漏電流的示圖。

圖6B是從根據(jù)一個實(shí)施例的具有高雙極阻擋電壓的模擬開關(guān)測得的DC掃描電流電壓關(guān)系的示圖。

圖6C是從根據(jù)一個實(shí)施例的具有高雙極阻擋電壓的模擬開關(guān)測得的脈沖電流電壓關(guān)系的示圖。

圖7A是根據(jù)一個實(shí)施例的具有高雙極阻擋電壓的模擬開關(guān)的截面圖。

圖7B是根據(jù)另一實(shí)施例的具有高雙極阻擋電壓的模擬開關(guān)的截面圖。

圖7C是根據(jù)另一實(shí)施例的具有高雙極阻擋電壓的模擬開關(guān)的截面圖。

具體實(shí)施方式

利用低電壓CMOS工藝制造的新興的用于汽車和消費(fèi)電子IC應(yīng)用的集成電路(IC)越來越多地使用在相對高的雙向電壓下工作的輸入/輸出接口引腳。這種IC的應(yīng)用包括例如，用于汽車信息娛樂的數(shù)字音頻編譯碼器平臺和同步采樣模數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這些IC通常在相對苛刻的環(huán)境下工作并且必須符合可應(yīng)用的靜電釋放(ESD)和抗電磁干擾(EMI)規(guī)范。相對高的ESD和EMI免疫力是期望的，因?yàn)镮C可能經(jīng)歷超過正常操作條件的寬范圍高電壓瞬態(tài)電事件。例如，一些數(shù)字音頻編譯碼器平臺在超過依照IEC61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)ESD規(guī)范的8000V以及+/-12V操作電壓下要求ESD穩(wěn)定性。并且，利用例如180nm以下5V混合信號CMOS工藝制造的一些模數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可能具有在超過+/-16.5V的雙向電壓范圍內(nèi)工作的模擬輸入。

各種技術(shù)可被用來保護(hù)IC的主電路以防止諸如ESD之類的破壞性瞬態(tài)電事件。一些系統(tǒng)采用外部片外保護(hù)裝置以確保核心電子系統(tǒng)由于瞬態(tài)靜電和電磁事件而遭到損壞。然而，由于性能、成本和空間考慮，越來越需要保護(hù)裝置與主電路(即，將被保護(hù)的電路)單片地集成。