[發明專利]使用防護區域的靜電放電保護設備和方法

有效

• 申請號: 201710177516.7
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN107230673B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 賴大偉
• 申請（專利權）人: 恩智浦有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H02H9/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 倪斌

1.一種靜電放電保護設備，其特征在于，包括：

硅控整流器（SCR）電路，所述硅控整流器（SCR）電路被配置成將靜電放電（ESD）電流從節點分流到參考電壓，所述SCR電路包括：

第一雙極PNP晶體管，所述第一雙極PNP晶體管具有連接到所述節點的第一發射極、第一基極和第一集電極；

第二雙極NPN晶體管，所述第二雙極NPN晶體管具有與所述第一基極共享第一區域的第二集電極，與所述第一集電極共享第二區域的第二基極，以及電連接到所述參考電壓的第二發射極，其中所述第一區域包括第一N阱；以及

防護區域，被布置在所述第一發射極和所述第二發射極之間，其中所述防護區域包括與所述第一N阱分離且不同的第二N阱，所述防護區域連到所述第一集電極和所述第二基極，以使所述防護區域與所述第一集電極和所述第二基極處于相同的電壓，所述防護區域被配置成響應于ESD事件通過阻礙在所述第二區域中的電流延遲所述SCR電路的觸發。

2.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述第一雙極PNP晶體管被配置成響應于由電阻器-電容器（RC）觸發電路生成的觸發電流對ESD電流進行分流。

3.根據權利要求2所述的設備,其特征在于，所述第二雙極NPN晶體管的所述第二基極被配置成接收通過所述第一雙極PNP晶體管分流的所述ESD電流。

4.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，另外包括電阻器觸發電路，所述電阻器觸發電路包括連接在所述節點與所述參考電壓之間的電阻器-電容器（RC）觸發電路，以及連接在所述RC觸發電路與所述第一雙極PNP晶體管和所述第二雙極NPN晶體管之間且被配置成響應于所述RC觸發電路啟用所述SCR電路的邏輯。

5.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述第二雙極NPN晶體管包括在所述第二基極與所述第二發射極之間的嵌入式二極管，并且所述嵌入式二極管被配置且布置成傳導所述ESD電流的一部分，并且由此增大所述設備的二次擊穿電流。

6.一種用于使用硅控整流器（SCR）電路提供靜電放電（ESD）保護的方法，其特征在于，所述方法包括：

響應于ESD事件，對電阻器-電容器（RC）觸發電路充電；

響應于在所述RC觸發電路上的充電，啟用在所述SCR電路中的第一雙極晶體管；

通過使用包括第一N阱的防護區域來阻礙在對應于所述第一雙極晶體管的第一集電極的并與所述SCR電路的第二雙極晶體管的第二基極共享的區域中的電流，來延遲所述SCR電路的第二雙極晶體管的啟用；其中

所述第一N阱與第二N阱分離且不同，所述第二N阱由所述第一雙極晶體管的第一基極和所述第二雙極晶體管的第二集電極共享；以及

所述防護區域連到所述第一雙極晶體管的第一集電極和所述第二雙極晶體管的第二基極，以使所述防護區域與所述第一雙極晶體管的第一集電極和所述第二雙極晶體管的第二基極處于相同的電壓；以及

在所述延遲之后，通過所述SCR電路的所述第一雙極晶體管和所述第二雙極晶體管對ESD電流進行分流。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一雙極晶體管為垂直PNP雙極晶體管，并且所述啟用響應于注入到所述第一雙極晶體管的N部分中的電流，并且在所述SCR電路的襯底中產生電流。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二雙極晶體管為NPN雙極晶體管，并且所述襯底充當所述NPN雙極晶體管的所述第二基極和所述PNP雙極晶體管的第一集電極。

9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，使用所述防護區域將偏壓提供到所述防護區域來阻礙電流從所述啟用的第一雙極晶體管到所述第二雙極晶體管的所述第二基極。

10.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一雙極晶體管的所述啟用包括使用在所述RC觸發電路與所述第一雙極晶體管之間的CMOS反相器電路以驅動所述第一雙極晶體管的第一基極。