專利名稱：減少鎖住風(fēng)險(xiǎn)的靜電放電保護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法
減少鎖^C靜電放電旨結(jié)構(gòu) 5 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要#2006年5月23日M的美國臨時(shí)申請(qǐng)第60/808, 041號(hào)的 M, M結(jié)合^^P內(nèi)容作為參考。才沐領(lǐng)域io 本發(fā)明通常涉及猙電放電(ESD )保護(hù)電路領(lǐng)域，尤其涉;ME集成電路(IC)的旨電路內(nèi)防iL可4&^整流器(SCR)電路的^it的^iio背景絲m^技術(shù)中，為了防止ESD^^的"^I^L，用電壓過沖^^噪聲。對(duì)于電15壓過沖，如圖1所示<煙噪聲電m沖器(NVB )。圖1示出條絲電路(IC) 的ESD獄電路100的賄絲的示意方框圖。ESD保護(hù)電路100包括ESD 箝位、連接到^^IC的焊盤的節(jié)點(diǎn)1104的SCR102。節(jié)點(diǎn)1104的IC焊盤可 為輸A^盤、輸出焊盤、或電源焊盤。節(jié)點(diǎn)2106可為賦也為輸A/輸出焊盤。 SCR 102的)Si^抽頭G2連接到可為輸A^盤、輸出焊盤或電源焊盤的節(jié)點(diǎn)320 108。在圖l的該例中，節(jié)點(diǎn)l 104^表輸A^盤，節(jié)點(diǎn)2代^JL節(jié)點(diǎn)3 108 M電源'噪聲4^沖器(NVB) 110連接在SCR 102的觸發(fā)抽頭G2和節(jié) 點(diǎn)3108之間。姊電阻R1112可i^fe^^在SCR102和節(jié)點(diǎn)2 106之間。扭常梯作中，給節(jié)點(diǎn)3108供電，然而在節(jié)點(diǎn)1104，電壓低于電源，即， 沒有足夠的電壓來傳導(dǎo)陽4M^^地陰極之間的電流。因此，SCR102被截止。25 為了使SCR102導(dǎo)通，在節(jié)點(diǎn)1和801102的02之間必須至少有0.7伏。由 于在節(jié)點(diǎn)1104處的輸入電壓低于電源，即，節(jié)點(diǎn)3108，因jtbiE常辦期間SCR 102不食^L在ESD期間，節(jié)點(diǎn)3108處的電源^J^為0伏，然而，節(jié)點(diǎn)1104 處的電壓為高，即，至少0,7絲更高，那么在G2陽極絲上^"有電壓，從 而引起SCR 102 "f4tiU^。 ESD電J5(t^從節(jié)點(diǎn)1104經(jīng)SCR102 i^l)節(jié)點(diǎn)230 106。
在某種情況下，正常辦中節(jié)點(diǎn)l 104處的輸入電壓可能變得高于電源， 即，節(jié)點(diǎn)3108。例如，節(jié)點(diǎn)3108處的電壓為1.8 M節(jié)點(diǎn)1102處的電壓為2 伏或更高，其vjtiL常操怍期間食fe^SCR102導(dǎo)通。通常，輸A^輸出節(jié)點(diǎn)104 處的電壓被P艮制為低于電源，但電壓過沖(噪聲、尖賴號(hào))能引駄些過電 5壓。因此，^ fcil種情況下，SCR102不因?yàn)镋SD^fc^，而因?yàn)檩擜^盤，即， 節(jié)點(diǎn)l 104處的高S^Ul^。逸就是SCR102的Wfc^， i^EJL常操怍中是不 期望的應(yīng)用。因此，NVB 110，過串^^壓來斷氐陽^G2之間產(chǎn)生的電 壓。例如，節(jié)點(diǎn)1處的0.7伏將^^# G2陽極接頭上的0.3伏，在NVB110 上的0.3伏，從而限制G2陽極M上的電壓。因此，^JL常辦期間NVB 110 io 防止G2敝SCR102,從而防止電壓過沖噪聲會(huì)敝SCR。盡管以往曾經(jīng)通過不同的電i^支術(shù)嘗試減少SCR的i^L，^LiL常電源 線供電的操怍中仍存在不必^I^Mi^^置的危險(xiǎn)。


15 圖1描繪了 ESD，電路的5S^技術(shù)實(shí)現(xiàn)的方框圖的圖示。圖2描繪了#^械明的一個(gè)實(shí)施例的、有噪聲電;緣沖器的ESD獄電 路的方才匡圖的圖示。圖3描繪了#4&械明另一個(gè)實(shí)施例的、結(jié)合了噪聲電;緣沖器^^^聲電 m沖器的圖2的ESD ，電路的方框圖的圖示。 20 圖4A描繪了才NI本發(fā)明的又一實(shí)施例的、結(jié)合了噪聲電^^沖器和泄漏緩沖器的圖2的方才匡圖的圖示。圖4B描繪了##械明的可替換實(shí)施例的、結(jié)合了噪聲電j;雄沖器和泄漏緩沖器的圖2的方?jīng)_匡圖的圖示。圖4C描繪了^H械明的艦實(shí)施例的、圖4A的噪聲電;雄沖器和泄漏 25緩沖器的示例性實(shí)現(xiàn)的圖示。圖4D描繪了^^極明的M實(shí)施例的、圖4A的噪聲電;緣沖器和泄漏 緩沖器的另4例性實(shí)現(xiàn)的圖示'圖5A描繪了^t^明的可^"換實(shí);^例的、結(jié)合了"^聲電流^^沖器和噪 聲電流^l^t大ll(noise current margin increaser)的圖2的方框圖的圖示。 30 圖5B描繪了#||械明的她實(shí)施例的、圖5A的噪聲電J5ft^沖器和噪聲 電流^*增大器以皿漏緩沖器的示例性實(shí)現(xiàn)的圖示。^ M^發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，絲脾電路的+^絲電路(ic)中提供5 了靜電放電(ESD)做電路。ESD儲(chǔ)電路包含IC的受保護(hù)的電游布點(diǎn)的 第一電壓源，以及具有適于連接到第一電壓源的陽^it于連接到第二電壓源 的陰極的可4t^整流器(SCR)。電路還包>^_接在SCR的至少一個(gè)第一M 抽頭和第一電壓源之間的至少一個(gè)噪聲電流緩沖器(NCB)，其中SCR的至少一個(gè)第一;a^抽頭連接到第三電壓源。10 本發(fā)明被樹以以防itit常，期間SCR由于ESD lte的輸入中的未受控電流而敝。如絲ESD艦中^Ait多電^J'J^^導(dǎo)致鎖甸ateh-up)。當(dāng)足 夠的電流流入SCR102的陽極G2接頭時(shí)，SCR102會(huì))I^L或?qū)?，這對(duì)正常 IMt是不理想的。如圖2所示，正常辦期間SCR102的Wfc^問題通過向ESD 旨電路200中增加噪聲電琉援沖器(NCB) 202 iMf決。注意到NCB 202與15 SCR102的陽極G2^r之間ESD保護(hù)的敝節(jié)點(diǎn)并驗(yàn)置。因此，電流# 到兩^Nf"^W"中。^jt常操怍期間，給節(jié)點(diǎn)3 108供電且節(jié)點(diǎn)1104處的電壓^地和電源之 間。節(jié)點(diǎn)1104處注入的電流將主要5j(Ut噪聲電流緩沖器(NCB) 202，且只有 很小一部分電流將流過陽極G2接頭。這部分電流太小以至于不食^L SCR20 102。電流的主JI"lp^^流向節(jié)點(diǎn)3108。在其自身是電流$認(rèn)器的ESD期間，電流將流過陽極G2接頭和NCB 202， 因此需要M的電^M^f4iSCR 102 (由于只有5^陽極G2絲的電;財(cái)會(huì) 導(dǎo)通SCR102 )。 SCR102的陽極G2絲被設(shè)計(jì)^j^L期間食狄理一定數(shù)量 /7JC平的電^L 一旦電流的水平足夠高，SCR102會(huì)M。 ^jE常^ft期間，電25 流值范圍在0mA和l(KW00mA之間。然而，在ESD期間，電流值能更高，范 圍在0A和2^3A,因此，對(duì)NCB202提^一臨界水平的電流值.臨界范圍優(yōu) it^0.1A到0，3A。低i^[電j;維，SCR102將不M，但如果-i^電^^得 高i^亥值，SCR就食yi^。圖3描繪了# ^;^明的另一實(shí)施例的、有噪聲電>!￡^^器(NVB) 11030的圖2的ESD ^電路200的方框圖的圖示。^^1這兩種^的好^于正常
操怍期間對(duì)電壓過沖/^聲并JUi對(duì)電流過沖/^聲^^kii行ESD^^。該電 路的操怍等同于Jiii參考圖1和2描述的操作。
由于NCB 202可能在節(jié)點(diǎn)3 108和節(jié)點(diǎn)1 104之間引入高泄漏電流(不期 望的泄漏)，可^^lM^泄漏緩沖器(LB) 204加入圖2的ESD絲電路。正 5常辦期間泄漏緩沖器(LB) 204將阻止節(jié)點(diǎn)1104和節(jié)點(diǎn)3 108之間的電流流 動(dòng)。對(duì)LB 204的需^l賴于噪聲電流緩沖器NCB 202的實(shí)現(xiàn)，即，,于正 常辦期間NCB202是否導(dǎo)通。如圖4A中的一個(gè)實(shí)施例中所示，LB204能與 ESD敝節(jié)點(diǎn)G2串^UtX，或如圖4B中的另一個(gè)實(shí)施例中所示，LB 204能 與ESD !^C節(jié)點(diǎn)G2并^lX。
io 圖4A中的)I^電壓^^^包括G2陽極^c的0.7^上用以傳導(dǎo)電流的
LB 204上的電壓。圖4B中將泄漏緩沖器(LB) 204并^^的好絲于ESD 期間的觖義電壓不包括LB204上的電壓。這將iNto更低的)I^L電壓并因jH^ ^W獄節(jié)點(diǎn)1104的H^^置。由于LB204不與)li^節(jié)點(diǎn)G2串聯(lián)，因此 圖4B中的敝電壓只是G2陽極絲的0,7伏，因而賦電壓非常低。如果需
15要用于電壓過沖/^聲的額外的獄，盡管未示出，NVB 110食&^接在圖4A和 圖4B的ESD儲(chǔ)電路的敝節(jié)點(diǎn)G2與節(jié)點(diǎn)3 108之間。
參照?qǐng)D4C，示出才NI本發(fā)明的艦實(shí)施例的、圖4A的噪聲電;雄沖器 (NCB ) 202和泄漏緩沖器(LB) 204的示例性實(shí)現(xiàn)。在該實(shí)施例中，NCB 202 包括電阻402，而LB204包括《^1管404。注意現(xiàn)在的噪聲^^0.7V/Rncbo
20該^fe lJlfc^SCR102需要的最小電J5JL如^jL常IMt期間注A^大電流，例如 100mA，電阻402需要的阻值能用公式計(jì)算。該阻0 NCB 202提供某一臨界 水平的電^ii。同樣，當(dāng)正常IMt期間電阻402進(jìn)行傳導(dǎo)時(shí)，^t^L管404 (作用 相當(dāng)于泄漏緩沖器204)將^jh節(jié)點(diǎn)1104和節(jié)點(diǎn)3 108 ^i司的電5^危動(dòng)(即， 泄漏電流)。
25 #卜，圖4D描繪了##械明的她實(shí)施例的、圖4A的噪聲電;雄沖器
(NCB) 202和泄驗(yàn)沖器(LB) 204的另—例性實(shí)現(xiàn)的圖示。在該實(shí)施例 中，LB 204包括務(wù)似于圖4C的二極管404，然而NCB 202包括有源* NMOS 406。如圖4C所示，NMOS 406的源極連接到SCR 102的陽^LENMOS 406 的棚^U^接到它的漏極，其 ^—步連接到G2陽極接頭，由于ESD期間節(jié)
30 點(diǎn)3 108處的電壓小于節(jié)點(diǎn)1 104處的電壓，所以NMOS的#^1電壓小，從而
NMOS406氣ih。當(dāng)NMOS406截止時(shí)，它為高阻抗，即，大量的電流將;組 NMOS406絲而i!^陽極G2接頭，因夠易導(dǎo)通SCR102。
^iE常操怍期間，節(jié)點(diǎn)3 108處的電壓高于節(jié)點(diǎn)1 104處的電壓，因此 NMOS406的艦電壓高，絲通NMOS406。當(dāng)NMOS406導(dǎo)通時(shí)，它為低 5 阻抗(歐姆)，即，小量的電流將^it它并流入陽極G2接頭。該小量的電流不 足以觖t SCR102 ，因此阻止SCR102 ^iL常操怍期間"fH逸。"常操怍期間， NMOS 406導(dǎo)通，因此電流將從節(jié)點(diǎn)3 108流向節(jié)點(diǎn)1104。該泄漏;i不期望的， 因此需要LB204來阻止該泄漏。在這種情況下用二極管404來阻止泄漏。正常 辦期間，^r^管;^^向的，因此F驢了電^^節(jié)點(diǎn)3108流向節(jié)點(diǎn)1104。 10 盡管在圖4C和圖4D的上述例子中，NCB 202分別被描述為電阻和
NMOS，且LB204被示為^T^L管，但應(yīng)當(dāng)注意的是，通常仮門能由任意有源元 件，如NMOS、 PMOS、雙級(jí)晶體管、二極管，或無源元件，如電阻、金屬、 電感、電容組成。因此，本發(fā)明的范圍不局限于如NCB和LB的特^t^的使 用。
15 由于如J^斤示的實(shí)施例中ESDl^fi是SCR102，所以NCB202必須工作
在低于0,7V (25°C)以狄餘的敝。然而，為了賦SCR102，要求至少 0.7V和更高。因此，如果NCB加2"常IMt期間工作^^過0.7V,那么如 圖5A所示4f^:fio^聲電流^tit大器(NCMI) 502的另一; L^加入ESD保 護(hù)電路。噪聲電M^it大器(NCMI) 502^p入以提高NCB 202的電壓設(shè)
20 計(jì)空間。NCMI502與NCB202并^t置。如果NCB202是電阻，例如是大電
502上的電壓。因此，5t^需要更多電流^A的電壓iM^SCR102。通it^t加 NCMI 502的it種方法，例如是電阻的NCB 202，伏i^^有更高的^(tJL^(住 ^!將是相同的(和前述情況中的相同的電流)。當(dāng)相同電流; iA時(shí)，NCB202 25上的電壓會(huì)更高，但箱位，SCR 102不會(huì)觖發(fā)，il l由于額外的電壓會(huì)加在 NCMI 502上而非加在陽極G2絲上，盡管圖5A組示，但LB 204可M 與NCMI502并絲串^tX。勤p她，NVB 110可期望地與NCMI502串聯(lián) 組
參照?qǐng)D5B，圖示了條械明的艦實(shí)施例的圖5A的噪聲電j;雄沖器和 30噪聲電流"^t大器加上LB 204的示例性實(shí)現(xiàn)。在該實(shí)施例中，NCB 202
電阻402， LB204包括^^l管404,且NC腿502也包括^fel管504。注意蹤 的噪聲4t^！(最大電流)是1.4V/Rncb。與在沒有NCMI 502的情況下圖4C 的電路中二極管404的內(nèi)置電壓(0.7V)相比，該值^p倍。逸寸高溫應(yīng)用特 別有用，i^A由于對(duì)更高的溫度,^r42l管內(nèi)置電壓會(huì)下降(對(duì)100°C下降0,4V )， 因此電壓設(shè)計(jì)空間下降。
盡管在圖5B給出的例子中，NCMI502和LB204被示為二極管，重要的 是，通常它們能由如NMOS、 PMOS、雙敗晶體管、二極管的^Tf源元件或 如電阻、^T屬、電感、電容的無源元件組成。因此，本發(fā)明的范圍不限于如NCMI 和LB的特^L件的4M。
盡管ilE絲示出并描述了結(jié)合本發(fā)明教導(dǎo)的糾實(shí)施例，^^域的技 #員仍然可以容易地設(shè)想許多仍結(jié)^it些教"!H^脫離本發(fā)明的##范圍的 其它變化的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1、 一種在具有受保護(hù)電路的半導(dǎo)體集成電路(IC)中的靜電放電(ESD) 保護(hù)電路，該ESD保護(hù)電路包拾5 該IC的受保護(hù)電路節(jié)點(diǎn)的第一電壓源；可挖硅整流器(SCR)，具有適于連接到該第一電壓源的陽極和適于連接到 第二電壓源的陰極；以及連接在該SCR的至少一個(gè)笫一觸發(fā)抽頭和該第一電壓源之間的至少一個(gè)噪聲電微沖器(NCB)，將所述SCR的所述至少一個(gè)第一觸發(fā)抽頭連接到第 三電壓源。
2、 如權(quán)利要求1的ESD ，電路，其中所述NCB用于正常操作期間防止該SCR的觸發(fā)。
3、 如權(quán)利要求1的ESD，電路，其中所述NCB是電阻。
4、 如權(quán)利要求l的ESD獄電路，其中所述NCB是MOS晶體管。 15
5、 如權(quán)利要求l的ESD，電路，其中所述笫三電壓源是電源。
6、如權(quán)利要求1的ESD保護(hù)電路，其中所述第二電壓源是地。
7、如權(quán)利要求1的ESD保護(hù)電路，還包拾連接在該NCB和該第三電壓源之間的泄漏緩沖器(LB)。
8、 如權(quán)利要求7的ESD旨電路，其中所述LB用于正常操作期間防止該第一電壓源和該第三電壓源之間的電流流動(dòng)。
9、如權(quán)利要求7的ESD，電路，其中所述LB串聯(lián)連接在該SCR的該至少一個(gè)第一觸發(fā)抽頭和該第三電壓源之間。
10、如權(quán)利要求7的ESD保護(hù)電路，其中所述LB與所述SCR的所述至少一個(gè)第一觸發(fā)抽頭和該第一電壓源并連接在所述NCB 和該 SCR的第一觸25發(fā)抽頭之間。
11、如權(quán)利要求7的ESD儲(chǔ)電路，其中所述LB是二極管。
12、如權(quán)利要求11的ESD #電路，其中所述二極管與該第三電壓源和該NCB反向連接，
13、如權(quán)利要求1的ESD絲電路，還包括與所述SCR的所述至少一個(gè)第一)觸發(fā)抽頭和該第三電壓源串聯(lián)連接的噪聲電流余量增大器(NCMI )。
14、 j^'j要求13的ESD保護(hù)電路，其中所述NCMI用于提高該NCB 的電壓i殳計(jì)空間。
15、 4wM'j^求13的ESD保護(hù)電路，其中所述NCB與NC謹(jǐn)并^i^接。
16、 N5^'J^求13的ESD獄電路，其中所述NCMI是^L管。
17、 fc^U'J^求l的ESD獄電路，還包拾連接在所述SCR的所ii^ 少一個(gè)第一liiL抽頭和該第三電壓源之間的噪聲電m沖器(NVB)。
全文摘要
本發(fā)明涉及減少鎖住風(fēng)險(xiǎn)的靜電放電保護(hù)結(jié)構(gòu)，并且具體公開了一種在具有受保護(hù)電路的半導(dǎo)體集成電路(IC)中的ESD保護(hù)電路，以防止ESD箝位的誤觸發(fā)。該電路包括作為ESD箝位的SCR，其具有適于連接到第一電壓源的陽極和適于連接到第二電壓源的陰極。該電路還包括連接在SCR的至少一個(gè)第一觸發(fā)抽頭和第一電壓源之間的至少一個(gè)噪聲電流緩沖器(NCB)，以使該SCR的第一觸發(fā)抽頭連接到電源。
文檔編號(hào)H02H9/00GK101145688SQ20071014944
公開日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月23日
發(fā)明者本杰明·范坎普 申請(qǐng)人:沙諾夫公司;沙諾夫歐洲公司