静电放电电源轨箝位电路制造技术

本发明专利技术公开一种静电放电电源轨箝位电路和一种包括该静电放电电源轨箝位电路的集成电路。该电源轨箝位电路包括第一电源轨、第二电源轨和第一节点。该电路另外包括n沟道场效应晶体管，该n沟道场效应晶体管具有位于半导体衬底的隔离p阱中的源极和漏极。该漏极连接到该第一电源轨。该源极和隔离p阱连接到该第一节点。该电路还包括连接在该第一节点与该第二电源轨之间的电容器。该电路另外包括连接在该第一电源轨与该第一节点之间的电阻器。该电路还包括用于控制该场效应晶体管的栅极的反相器，其中该反相器具有连接到该第一节点的输入端。该电路另外包括连接在该第一节点与该第二电源轨之间的可控硅整流器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种静电放电电源轨箝位电路并且涉及一种包括静电放电电源轨箝位电路的集成电路。
技术介绍
常规的基于RC的静电放电(electrostatic discharge，ESD)电源轨箝位电路由于其快速接通和优良ESD性能特征而经常用于互补金属氧化物半导体集成电路中的全芯片ESD保护方案。此类ESD电源轨箝位电路通常包括RC网络中的一个或多个电阻器和电容器，用于确定电路的时间常数。形成RC网络的组件会占用集成电路中的大量空间。另外，此类电路通常使用较大场效应晶体管(大FET)将ESD电流分流到地面。这种大的场效应晶体管通常可能具有较大备用泄漏电流和电容器的较大栅漏。此外，此类电路在测试期间可能容易发生闩锁故障。
技术实现思路
在随附的独立权利要求和从属权利要求中陈述了本专利技术的各个方面。从属权利要求的特征的组合可以按需要与独立权利要求的特征进行组合，并且不仅仅是按照权利要求书中所明确陈述的那样组合。根据本专利技术的一个方面，提供一种静电放电(electrostatic discharge，ESD)电源轨箝位电路，该ESD电源轨箝位电路包括：第一电源轨；第二电源轨；第一节点；n沟道场效应晶体管，该n沟道场效应晶体管包括位于半导体衬底的隔离p阱中的源极和漏极，其中漏极连接到第一电源轨，并且其中源极和隔离p阱连接到第一节点；连接在第一节点与第二电源轨之间的电容器；连接在第一电源轨与第一节点之间的电阻器；用于控制场效应晶体管的栅极的反相器，其中所述反相器具有连接到第一节点的输入端；以及可控硅整流器(silicon controlled rectifier，SCR)，该SCR连接在第一节点与第二电源轨之间，用于将流过场效应晶体管的ESD电流放电到第二电源轨。第一节点处的电压可以用于控制源极和隔离p阱的电压以提高电路的性能。举例来说，第一节点处的电压可以用于在正常操作期间将源极和隔离p阱处的电压设置到特定电平(例如，与漏极相同的电压，该漏极连接到第一电源轨)，从而减少n沟道场效应晶体管的备用泄漏。在ESD事件期间，第一节点处的电压可以用于将源极和隔离p阱处的电压设置到另一电平(例如，第二电源轨处的电压)，使得n沟道场效应晶体管可以将ESD电流分流。电容器可以用于阻止来自n沟道场效应晶体管的泄漏电流，这可以减少电路的备用泄漏。尽管一些泄漏电流仍然可以穿过可控硅整流器，但是可控硅整流器通常具有低泄漏。电容器和电阻器的组合还可以确定电路的时间常数。提供可控硅整流器以将流过场效应晶体管的ESD电流放电到第二电源轨可以提高电路在减少备用泄漏和抗闩锁能力方面的性能。本专利技术的实施例可以发现用于高压(high voltage，HC)轨箝位电路(出于本专利技术的目的>7V)的特定应用。在常规的ESD HV电源轨箝位电路中，(鉴于电源轨与地面之间的高电压)需要使用较大场效应晶体管，该较大场效应晶体管会占用较大面积。相比之下，本专利技术的实施例可以使用相对较小的n沟道场效应晶体管(由于电容器和可控硅整流器的布置，跨n沟道场效应晶体管的压降相对较小)。这可以大大减小箝位电路的总大小。n沟道场效应晶体管的隔离p阱可以通过半导体衬底中的一个或多个n型区隔离。一个或多个n型区可以包括一个或多个n阱。举例来说，n阱可以包括围绕隔离p阱的外围形成的阱。n阱可以包括位于半导体衬底中的隔离p阱下方的n阱层。一个或多个n型区可以连接到第一电源轨，以用于隔离p阱。电路可以包括二极管串。举例来说，二极管串可以包括连接在反相器的输出端与第一节点之间的多个二极管。这可以在ESD事件期间相对于节点提升n沟道场效应晶体管的栅极，并且可以产生额外的电流分流能力。在另一个例子中，二极管串可以包括串联连接在电容器与第二电源轨之间的多个二极管。这可以减少电路中由电容器引起的栅漏。在一个实施例中，可控硅整流器的输出端可以连接到电路的节点，该节点位于电容器与二极管串的输入端之间。这可以有助于通过提高可控硅整流器的保持电压而防止电路在测试期间的闩锁。在一个实施例中，反相器的输出端可以连接到n沟道场效应晶体管的栅极。在一个实施例中，反相器可以与多个另外的反相器串联连接以形成反相器链。反相器链的输出端可以连接到n沟道场效应晶体管的栅极。可以在反相器链中的至少一些反相器的输出端与可控硅整流器之间提供控制线。电路可以包括反馈级，用于在静电放电事件期间闩锁n沟道场效应晶体管的栅极的状态。这可以允许电路的RC组件在触发之后从电路的保持操作中释放(替代地通过反馈电路执行保持操作)。因为这一点，可以特别针对ESD事件检测(触发)的目的而选择RC组件，并且因此可以将RC组件制造得更小，使得该RC组件在(例如)并入有ESD电源轨箝位电路的集成电路上占用更少空间。反馈级可以包括在第一电源轨与第二电源轨之间串联连接的p沟道场效应晶体管和n沟道场效应晶体管。n沟道场效应晶体管的栅极可以连接到反馈级的p沟道场效应晶体管和n沟道场效应晶体管的栅极。反馈级可以具有用于控制n沟道场效应晶体管的栅极的输出端。在一个例子中，反馈级的输出端可以连接到反相器的输入端。在另一个例子中，反馈级的输出端可以连接到上述反相器链的反相器中的一个反相器的输入端(例如，连接到反相器链中最接近于n沟道场效应晶体管的栅极的反相器的输入端)。在电路的正常操作期间，n沟道场效应晶体管的漏极、源极和隔离p阱可以全部保持在大体上相同的电压下，其中该电压是第一电源轨的电压。这可以减少电路的备用泄漏。在静电放电事件期间，电容器可以用于将静电放电电流传递到第二电源轨。由于ESD事件是通常高频率的事件，因此电容器可以有效地缩短第一节点与第二电源轨之间的路径，从而使ESD电流能够放电。这可以将第一节点处的电压下拉到第二电源轨上的电压。举例来说，第二电源轨可以是地轨。根据本专利技术的另一个方面，提供一种包括上述类静电放电(electrostatic discharge，ESD)电源轨箝位电路的集成电路。附图说明在下文中将仅借助于例子参考附图描述本专利技术的实施例，在附图中类似附图标记指代类似元件，并且在附图中：图1示出根据本专利技术的实施例的静电放电电源轨箝位电路；图2示出根据本专利技术的另一实施例的静电放电电源轨箝位电路；图3示出图2中示出的静电放电电源轨箝位电路的传输线脉冲(transmission line pulse，TLP)曲线；图4示出根据本专利技术的实施例的可以包括于静电放电电源轨箝位电路中的一类场效应晶体管的横截面；图5示出根据本专利技术的另外实施例的静电放电电源轨箝位电路；图6示出图5中示出的静电放电电源轨箝位电路的传输线脉冲(transmission line pulse，TLP)曲线；图7示出根据本专利技术的另一实施例的静电放电电源轨箝位电路；图8示出图7中示出的静电放电电源轨箝位电路的传输线脉冲(transmission line pulse，TLP)曲线；以及图9示出根据本专利技术的另外实施例的静电放电电源轨箝位电路。具体实施方式在下文中参考附图描述本专利技术的实施例。本专利技术的实施例可以提供一种静电放电(electrostatic discharge，ESD)电源轨箝位电路。该电路包括第一电源轨和第二电源轨。ESD电源轨箝位电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静电放电(ESD)电源轨箝位电路，其特征在于，包括：第一电源轨；第二电源轨；第一节点；n沟道场效应晶体管，所述n沟道场效应晶体管包括位于半导体衬底的隔离p阱中的源极和漏极，其中所述漏极连接到所述第一电源轨，并且其中所述源极和所述隔离p阱连接到所述第一节点；电容器，所述电容器连接在所述第一节点与所述第二电源轨之间；电阻器，所述电阻器连接在所述第一电源轨与所述第一节点之间；反相器，所述反相器用于控制所述场效应晶体管的栅极，其中所述反相器具有连接到所述第一节点的输入端；以及可控硅整流器，所述可控硅整流器连接在所述第一节点与所述第二电源轨之间，用于将流过所述场效应晶体管的ESD电流放电到所述第二电源轨。

【技术特征摘要】
2015.06.16 EP 15172380.61.一种静电放电(ESD)电源轨箝位电路，其特征在于，包括：第一电源轨；第二电源轨；第一节点；n沟道场效应晶体管，所述n沟道场效应晶体管包括位于半导体衬底的隔离p阱中的源极和漏极，其中所述漏极连接到所述第一电源轨，并且其中所述源极和所述隔离p阱连接到所述第一节点；电容器，所述电容器连接在所述第一节点与所述第二电源轨之间；电阻器，所述电阻器连接在所述第一电源轨与所述第一节点之间；反相器，所述反相器用于控制所述场效应晶体管的栅极，其中所述反相器具有连接到所述第一节点的输入端；以及可控硅整流器，所述可控硅整流器连接在所述第一节点与所述第二电源轨之间，用于将流过所述场效应晶体管的ESD电流放电到所述第二电源轨。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述n沟道场效应晶体管的所述隔离p阱通过所述半导体衬底中的一个或多个n型区隔离。3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述一个或多个n型区连接到所述第一电源轨。4.根据在前的任一项权利要求所述的电路，其特征在于，包括二极管串，所述二极管串包括连接在所述反相器的输出端与所述第一节点之间的多个二极管。5.根据在前的任一项权利要求所述的电路，其特征在于，进一步包括二极管串，所述二极管串包括在所述电容器与所述第二电源轨之间串联连接的多个二极管。6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述可控硅整流器的输出端连接到所述电路的节点，所述节点位于所述电容器与所述二极管串的输入端之间。7.根据在前的任一项权利要求所述的电路，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖大伟，吉多·沃特·威廉·夸克斯，吉耶兹·简·德拉德，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL