[發(fā)明專利]過壓保護(hù)結(jié)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610149861.5
• 申請(qǐng)日: 2016-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN107204611A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂宇強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 帝奧微電子有限公司
• 主分類號(hào): H02H9/04
• 分類號(hào): H02H9/04
• 代理公司: 上海宏威知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31250
• 代理人: 袁輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種過壓保護(hù)結(jié)構(gòu)，尤指一種集成電路中的過壓保護(hù)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

靜電放電(ESD)和電過應(yīng)力(EOS)是目前造成IC失效的兩大主因。ESD是指積累的電荷能量以ns級(jí)的速度實(shí)現(xiàn)放電，可能形成瞬間的高壓大電流沖擊。而EOS是時(shí)間相對(duì)更長(zhǎng)，主要是ms級(jí)的過壓和電浪涌沖擊。對(duì)于ESD和EOS防護(hù)方案基本都是將ESD或EOS產(chǎn)生的瞬態(tài)電壓箝位在器件所能承受的范圍內(nèi)，通過過壓保護(hù)管泄放掉ESD或EOS電流。

在現(xiàn)有技術(shù)中，一般都是采用外置的瞬態(tài)電壓抑制二極管(TVS)等保護(hù)器件來保護(hù)集成電路芯片。然而，TVS管器件制造時(shí)，有對(duì)襯底、外延層濃度、甚至電子輻照工藝等的特殊要求，難以與高壓IC制造工藝兼容，因此目前基本沒有將TVS和電路IC集成到一起的可行性，故現(xiàn)有技術(shù)中采用外置TVS管器件的防護(hù)方案，無法因應(yīng)移動(dòng)終端產(chǎn)品不斷的輕薄化、集成化的應(yīng)用需求。

因此，如何提供一種具有靜電放電及電過應(yīng)力保護(hù)能力，同時(shí)能集成至電路IC中的過壓保護(hù)結(jié)構(gòu)，即為亟待解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于習(xí)知技術(shù)的種種缺失，本發(fā)明的主要目的，即在于提供一種具有靜電放電及電過應(yīng)力保護(hù)能力，同時(shí)能集成至電路IC中的過壓保護(hù)結(jié)構(gòu)。

為了達(dá)到上述目的及其他目的，本發(fā)明遂提供一種過壓保護(hù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于集成電路中，其特征在于，包括過壓保護(hù)管，包括漏極、源極與柵極，其中該漏極為輸入端，該源極接地；RC耦合電路，包括一電阻，該電阻一端接地，另一端連接至該過壓保護(hù)管的該柵極；以及電壓鉗位電路，連接于該過壓保護(hù)管的柵極與漏極之間，該電壓鉗位電路包括至少一正偏串聯(lián)的二極管，該過壓保護(hù)結(jié)構(gòu)具有靜電放電及電過應(yīng)力保護(hù)能力。

于一實(shí)施例中，該過壓保護(hù)管為高壓漏極延伸晶體管。

于一實(shí)施例中，該過壓保護(hù)管的溝道寬度在1k微米(um)到50k微米之間。

于一實(shí)施例中，該RC耦合電路還包括至少一個(gè)串聯(lián)的電容。

于一實(shí)施例中，該電容的數(shù)量在1到10個(gè)之間。

于一實(shí)施例中，該電阻的數(shù)值在100歐姆(Ω)到100k歐姆之間。

于一實(shí)施例中，該二極管數(shù)量在1到20個(gè)之間。

于一實(shí)施例中，該電壓鉗位電路還包括至少一反偏串聯(lián)的第一齊納二極管。

于一實(shí)施例中，由該電壓鉗位電路中的該二極管及該第一齊納二極管所造成的鉗位電壓在4伏特(V)到150伏特之間。

于一實(shí)施例中，該第一齊納二極管數(shù)量在1到10個(gè)之間。

于一實(shí)施例中，該過壓保護(hù)結(jié)構(gòu)還包括柵極保護(hù)電路，一端連接于該過壓保護(hù)管的柵極且另一端接地，該柵極保護(hù)電路包括至少一串聯(lián)的第二齊納二極管。

于一實(shí)施例中，該第二齊納二極管數(shù)量在1到4個(gè)之間。

相較于習(xí)知技術(shù)，由于本發(fā)明的過壓保護(hù)結(jié)構(gòu)在有ns級(jí)的高能量ESD的狀況下，通過RC耦合電路抬高過壓保護(hù)管柵極電壓，將該過壓保護(hù)管打開以泄放電流；而在ms級(jí)及以上的電浪涌到的EOS狀況下，電流流過電壓鉗位電路進(jìn)而抬高過壓保護(hù)管的柵極電壓，同樣將該過壓保護(hù)管打開以泄放電流，從而實(shí)現(xiàn)靜電放電及電過應(yīng)力保護(hù)，且該過壓保護(hù)結(jié)構(gòu)易于與高壓IC集成，充分地解決了現(xiàn)有技術(shù)的缺失。此外，該電壓鉗位電路通過二極管和第一齊納管的組合串聯(lián)方式將輸入的電壓鉗制在預(yù)設(shè)電壓下，并具有較小的步進(jìn)電壓間距以調(diào)整鉗位電壓；該過壓保護(hù)管具有足夠的溝道寬度以承受ESD及EOS能量，保證受保護(hù)的內(nèi)部電路不會(huì)承受過壓沖擊；以及該過壓保護(hù)管的柵極也通過柵極保護(hù)電路中的第二齊納二極管實(shí)現(xiàn)對(duì)地保護(hù)，整體而言具有非常好的保護(hù)效果和普適性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的過壓保護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)施例的電路架構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的過壓保護(hù)結(jié)構(gòu)另一實(shí)施例的電路架構(gòu)示意圖。

符號(hào)說明：

1 過壓保護(hù)結(jié)構(gòu)

10過壓保護(hù)管

11RC耦合電路

110 電阻

111 電容

12電壓鉗位電路

120 二極管

121 第一齊納二極管

13柵極保護(hù)電路

130 第二齊納二極管

2 管腳

3 內(nèi)部電路

具體實(shí)施方式

以下藉由特定的具體實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明亦可藉由其他不同的具體實(shí)施例加以施行或應(yīng)用。