用于保护半导体集成电路的电路装置和方法制造方法及图纸

建议了用于保护半导体集成电路的电路装置和方法，所述电路装置包含带有晶闸管结构（ＳＣＲ）的保护电路以及用于控制所述保护电路的控制电路（ＴＣ；Ｃ１、Ｒ１、Ｉ１至Ｉ３），它们两者都被接在待保护的器件（ＰＶ、ＬＶ）与基准电位（ＶＢ）之间，其中控制电路（ＴＣ；Ｃ１、Ｒ１、Ｉ１至Ｉ３）产生多个控制信号，所述控制信号分别控制晶闸管结构的有源器件（Ｔ１、Ｔ２）。由此，实现在所定义的开关阈值和短导通时间的条件下有针对性地触发保护电路。此外，还建议了确定控制电路的激活的持续时间的可能性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于保护半导体集成电路的电路装置，所述电路装置具有保护电路，所述保护电路包含晶闸管结构并且接在待保护的器件与基准电位之间，并且所述电路装置具有用于控制所述保护电路的控制电路，本专利技术还涉及一种用于保护半导体集成电路的方法。半导体集成电路(IC)可能由于经由端子(焊盘)或者直接地被耦合输入进线路中的瞬变脉冲或者过电压而被损害，以致半导体集成电路在功能上不可用或者完全地被损坏。这样的脉冲或者过电压例如可以在所谓的静电放电(英语ESD，Electrostatic Discharge)的情况下出现。与瞬变或者ESD干扰相关联的高电压和高电流引起高干扰功率的出现。在许多应用领域(例如汽车技术)中，也可能出现这样的脉冲(例如脉冲串)。在汽车技术中例如存在以下要求，即也针对明显更高的干扰脉冲电平来设计在高达90伏特或以上的高压范围中必须起作用的这种电路。对于用高压工艺所制造的高压应用器件，通常设有由电击穿所启动或者所触发的保护装置。击穿电压必须明确地高于待保护的应用电路的最高允许工作电压。只有这样才能保证集成电路的功能不受干扰。在故障情况下、例如在存在不允许的高压的情况下，把该过电压通过保护电路引开到基准电位或者说接地，并且从而保护后接的组件不受高电压损害。这种以击穿为基础的保护方案的替代方案是一种用于保护集成电路的有源电路，由有源触发电路与公知的保护装置(譬如晶闸管或者双极型或者MOS保护晶体管)的组合组成。用于保护IC的有源电路往往由于瞬变信号的上升而触发。在此，每单位时间对信号上升进行检测，并且通过控制电路使晶体管或者保护电路导通。因此，在故障的情况下所述保护电路可以被理解为有源触发的过电压或者过流放电器。在故障情况下需要保护电路的快速导通。用于集成电路的保护电路的短暂的导通时间和精确的导通阈值以及其在不同形式的干扰脉冲的情况下的保护作用是产品规格的有意义的方面，并且代表一种竞争优势。根据US 5,982,601公知一种用于ESD保护的晶闸管(SCR-硅可控整流器)，该晶闸管直接由瞬变信号触发。所述晶闸管在半导体装置中以自身公知的方式借助于n阱、p阱和高度掺杂的n区和p区来实现。瞬变电压由一个RC环节检测。用后接的倒相器把在电容器上所检测的电压电平变换成控制信号，所述控制信号控制晶闸管结构的pnp晶体管的基极。一旦现在激活的pnp晶体管的输出电流在电阻上产生足够大的电压降，该晶闸管结构的npn晶体管就导通，从而该瞬变脉冲通过低电阻性的晶闸管段从I/O管脚的焊盘电位被引开到参考电位。然后晶闸管自行地保持导通，直至其电流低于保持电流并且满足消除条件为止。本专利技术所基于的任务是，给出用于保护半导体集成电路的一种电路装置和一种方法，所述电路装置和方法能够实现改善的性能。此外还应当给出尤其也适用于高压工艺或者适用于高压应用的一种电路装置和一种方法。具有权利要求1或19所述的特征的本专利技术解决所述任务。本专利技术的优点是，作为有源触发的保护电路的所述电路装置和对应的方法能够实现晶闸管结构的快速导通。此外本专利技术可以被集成在采用高压工艺所制造的高压应用器件中。本专利技术的有利改进方案和扩展方案是从属权利要求的主题。下面，参照附图借助于实施例详细地说明本专利技术。相同的或者相同作用的器件在附图中设有相同的附图标记。附图说明图1示意性示出带有保护电路和控制电路或者触发电路的电路装置，图2示意性示出带有保护电路和触发电路的第二电路装置，图3示意性示出带有保护电路和触发电路的第三电路装置，图4示意性示出带有保护电路和触发电路的第四电路装置，图5示意性示出带有保护电路和触发电路的另一电路装置，以及图6示意性示出用于以高压工艺实现晶闸管的结构的横截面。在图1中在原理上并且借助于两个实施例详细地描述了本专利技术。根据图1a，端子PV与置于电位VV上的线路LV连接。所述电位VV例如可以是正电源电位VDD或者是一个输入/输出端子(I/O焊盘)的电位。端子PV或者说线路LV应被保护不受瞬变脉冲或者过电压损害。所述过电压必须被引开到基准电位VB，所述基准电位例如是接地电位。带有基准电位VB的线路LB与端子PB相连接。引开干扰脉冲或者过电压的本来的任务由保护电路PC完成，所述保护电路在所有的实施例中都被称为SCR。保护电路PC或SCR受在输入侧与端子PV和PB相连接的控制电路TC控制。所述控制电路TC包含检测器电路，所述的检测器电路能够识别在端子PV或者线路上出现的瞬变脉冲，并且产生用于保护电路PC或SCR的控制信号。控制电路TC产生多个控制信号，这些控制信号分别控制保护电路PC或者说SCR的一个有源器件。在图1中，这是对晶体管T1或T2进行控制的信号CTL或CTH。一般地如此连接保护电路PC或SCR的有源器件，使得在通过触发或者说控制电路TC的控制信号进行控制的情况下所述有源器件在线路LV或端子PV与基准电位VB之间建立低电阻的连接。在此，保护电路PC或者说SCR还可以把高电流引开到比基准电位VB。在图1的典型应用情况下，保护电路PC或者说SCR包含晶闸管结构。晶闸管是四层器件，所述四层器件在等效电路图中表示成两个彼此错接的双极型晶体管。在故障情况下控制电路TC用两个控制信号有源地控制所述保护电路的晶闸管结构的这两个晶体管T1和T2(在图4或图5中是T10和T20)。为此直接地将电流注入到两个基极-发射极结中。因此，有目的地引入保护电路PC或SCR的借助于保护电路的有源器件的控制信号的导通，所述有源器件在其联接时必须在线路LV和线路LB之间建立低电阻的连接。由此使得能够把保护电路PC或SCR精确且快速地引导到导通状态。这导致保护电路的改善的响应特性，并由此导致对半导体集成电路的更好保护，所述半导体集成电路在图1中借助于端子PB和PV以及与之连接的线路来表示。根据图1b)示出了本专利技术的第一具体实施例。所述保护电路被实施成具有两个晶体管T1和T2的晶闸管SCR。T1是pnp晶体管，所述pnp晶体管以其发射极连接在引导电压的线路LV上，而T2是npn晶体管，所述npn晶体管在发射极侧连接在基准电位VB上。这两个晶体管的集电极以交叉的方式与相应的另一晶体管的基极错接。在集成电路中，这样的晶体管结构可以以自身公知的方式通过具有阱电阻RN或RP和相应地布置于其中的高度掺杂区的n或者p阱来实现，参见图6或者示意性地参见图3至图5。在图1和图2中为了更好地理解本专利技术的工作方式没有画入电阻Rn或Rp。在图1b)中，控制电路通过带有后接的倒相器的检测器电路实现。所述检测器电路被实施成由电容器C1和电阻R1的串联电路所组成的RC环节，电容器C1和电阻R1的串联电路与线路LV和LB以及相应的端子PV和PB连接。在电容器C1和电阻R1的连接节点之后连接有倒相器，所述倒相器在输出侧分别控制晶体管T1和T2的基极。在此，倒相器I1与晶体管T1的基极连接，并且两个串联连接的倒相器I2和I3与晶体管T2的基极连接。为了把在电容器C1和电阻R1的连接点上的电位转换成所定义的控制信号CTL和CTH，这些倒相器是必要的，所述控制信号控制晶闸管SCR的晶体管器件。由电容器C1和电阻R1组成的检测器电路作为RC环节构成一个复分压器，在所述分压器的中间抽头处检测干扰脉冲的电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于保护半导体集成电路的电路装置，具有－保护电路，所述保护电路包含晶闸管结构且接在待保护的器件与基准电位之间，和－用于控制所述保护电路的控制电路，其特征在于，所述控制电路（ＴＣ；Ｃ１、Ｒ１、Ｉ１至Ｉ３）产生多个控制信 号，所述控制信号分别控制保护电路（ＳＣＲ）的有源器件（Ｔ１、Ｔ２）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B多伊奇曼，B方克豪瑟，M迈尔霍弗，P乔杰基，
申请(专利权)人：奥地利微系统股份公司，
类型：发明
国别省市：AT[奥地利]