[發(fā)明專利]瞬態(tài)電壓保護(hù)電路和器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510402598.1
• 申請(qǐng)日: 2015-07-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105281313B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A.格拉斯;K.沙爾納格爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H02H9/04
• 分類號(hào): H02H9/04;H01L23/60
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王洪斌;胡莉莉

本發(fā)明涉及一種瞬態(tài)電壓保護(hù)電路和器件。根據(jù)實(shí)施例，瞬態(tài)電壓保護(hù)電路包括第一集成電路，第一集成電路包括：輸入節(jié)點(diǎn)，輸出節(jié)點(diǎn)，在輸入節(jié)點(diǎn)和參考電壓節(jié)點(diǎn)之間耦合的第一瞬態(tài)電壓保護(hù)組件，以及在輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)之間耦合的阻抗元件。第一瞬態(tài)電壓保護(hù)組件具有第一動(dòng)態(tài)電阻，而輸出節(jié)點(diǎn)被配置成耦合到具有大于第一動(dòng)態(tài)電阻的第二動(dòng)態(tài)電阻的靜電放電（ESD）保護(hù)組件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明通常涉及電子電路和器件，并且在特定實(shí)施例中，涉及瞬態(tài)電壓保護(hù)電路和器件。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體器件是通過(guò)在半導(dǎo)體工件、晶圓或襯底上方淀積許多不同類型的材料層并使用光刻法圖案化各種材料層來(lái)制造的。材料層典型地包括被圖案化、刻蝕或改變以形成集成電路（IC）的傳導(dǎo)、半導(dǎo)體和絕緣材料的薄膜。例如，可能有在單個(gè)管芯或芯片上形成的多個(gè)晶體管、存儲(chǔ)器器件、交換機(jī)、導(dǎo)線、二極管、電容器、邏輯電路和其它電子組件。

許多IC包括靜電放電（ESD）保護(hù)電路，該靜電放電保護(hù)電路被設(shè)計(jì)成保護(hù)IC免受瞬態(tài)電壓，諸如ESD事件和浪涌。ESD保護(hù)電路典型地被設(shè)計(jì)成：在ESD事件期間打開(kāi)，并形成電流放電路徑以分流大的ESD電流，并將輸入/輸出（I/O）和電源焊盤的電壓鉗位到足夠低電平以防止IC被損壞。例如，電流分流路徑往往由有源器件提供，該有源器件為傳導(dǎo)路徑提供相對(duì)低的導(dǎo)通電阻。ESD保護(hù)電路典型地確保低電阻路徑，以防止電壓免于建立到潛在地?fù)p壞電平。

例如，ESD保護(hù)電路可包括元件，諸如二極管、電阻、晶閘管、晶體管和/或電容器。例如，一些ESD保護(hù)電路可包括觸發(fā)電路、緩沖電路和/或鉗位電路。

然而，集成電路（IC）上的面積往往是有限的。此外，隨著諸如邏輯電路、存儲(chǔ)器和其它電路之類的IC上的一些器件被縮放到更小的幾何形狀，ESD保護(hù)電路的尺寸可能不一定減小尺寸。ESD保護(hù)電路可占據(jù)大百分比的管芯表面面積，并且可進(jìn)一步限制IC尺寸的減小，并增加成本。

此外，隨著工作頻率增加，在輸入和輸出連接上的寄生電容變得更加顯著。因此，需要占據(jù)小的IC面積并包括最小寄生電容的改進(jìn)的ESD保護(hù)電路。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)實(shí)施例，瞬態(tài)電壓保護(hù)電路包括第一集成電路，第一集成電路包括：輸入節(jié)點(diǎn)，輸出節(jié)點(diǎn)，在輸入節(jié)點(diǎn)和參考電壓節(jié)點(diǎn)之間耦合的第一瞬態(tài)電壓保護(hù)組件，以及在輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)之間耦合的阻抗元件。第一瞬態(tài)電壓保護(hù)組件具有第一動(dòng)態(tài)電阻，而輸出節(jié)點(diǎn)被配置成耦合到具有大于第一動(dòng)態(tài)電阻的第二動(dòng)態(tài)電阻的靜電放電（ESD）保護(hù)組件。

在另一個(gè)實(shí)施例中，保護(hù)電路免受瞬態(tài)電壓的方法包括：為瞬態(tài)電壓保護(hù)電路提供輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)，在輸入節(jié)點(diǎn)處接收瞬態(tài)峰值電流，通過(guò)耦合到輸入節(jié)點(diǎn)的瞬態(tài)保護(hù)二極管而將大部分瞬態(tài)峰值電流傳導(dǎo)到地，并通過(guò)在輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)之間耦合的電阻元件而傳導(dǎo)小部分瞬態(tài)峰值電流。輸出節(jié)點(diǎn)被配置成耦合到具有進(jìn)一步的瞬態(tài)電壓保護(hù)電路的受保護(hù)的器件（DUP）。瞬態(tài)保護(hù)二極管的動(dòng)態(tài)電阻小于進(jìn)一步的瞬態(tài)電壓保護(hù)電路的動(dòng)態(tài)電阻。

根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，半導(dǎo)體器件包括：襯底，在襯底中形成的第一靜電放電（ESD）二極管，在襯底的頂面處形成的絕緣層，在絕緣層的頂面處形成的第一接觸層，在絕緣層中形成并將第一接觸層耦合到第一ESD二極管的第一傳導(dǎo)層，在絕緣層中緊鄰第一傳導(dǎo)層形成的電阻層，在絕緣層的頂面處形成的第二接觸層，以及在絕緣層中形成并將第二接觸層耦合到電阻層的第二傳導(dǎo)層。第一ESD二極管包括到與第一動(dòng)態(tài)電阻連接的地的放電路徑，而第二接觸層被配置成耦合到第二ESD二極管，第二ESD二極管具有大于第一動(dòng)態(tài)電阻的第二動(dòng)態(tài)電阻。