[发明专利]使用高压设备的低压ESD箝位

说明书

背景技术

静电放电（ESD）脉冲是突然的且非预期的电压和/或电流放电，其例如将能量从外侧主体（诸如从人体）转移到电子设备。ESD脉冲可能损坏电子设备，例如通过在高压的情况下“熄灭”晶体管的栅氧化层或通过在高电流的情况下“熔化”设备的有效区面积，引起接点故障。

如在以下将更详细地理解的，本公开涉及改进的ESD保护技术，与传统技术相比，其可以在更小的电路占用空间中更鲁棒地将有危害的ESD事件的能量进行转向。

附图说明

图1A示出了根据一些实施例的具有共同触发分路元件的触发元件和开关元件的ESD保护设备。

图1B示出了根据一些实施例的开关元件被实现为DeNMOS设备的例子的剖面图。

图2A-2D示出了根据一些实施例的分路元件采用可控硅整流器（SCR）的形式的例子。

图3A示出了分路元件采用绝缘栅双极晶体管(IGBT)的形式的例子。

图3B-3C示出了对应于图3A的例子的电路示意图。

图4A示出了N阱中的N+区域被添加到图3A的IGBT以实现SCR IGBT分路元件的例子。

图4B-4C示出了对应于图4A的例子的电路示意图。

图5A-5B示出了遭受低增益和相对低的电流处理能力的传统ESD技术的I-V特性。

图5C示出了根据一些实施例的ESD设备的I-V特性。

图6A示出了相对于图4A与P+ IGBT区域交换N+ IGBT区域的例子。

图6B-6C示出了对应于图6A的例子的电路示意图。

图7A示出了相对于图6A的实施例，已经添加了闩锁保护电路的例子。

图7B-7C示出了对应于图7A的例子的电路示意图。

图8示出了根据一些实施例以流程图格式的方法。

具体实施方式

现在将参考附图来描述本发明，其中相同的附图标记用于始终指代相同的元件，并且其中所图示的结构和设备不必须是按比例绘制的。

图1A示出了包括易受静电放电（ESD）影响的电路102和ESD保护电路104的示范性的电路100，易受静电放电（ESD）影响的电路102和ESD保护电路104两者都电耦合到第一和第二电路节点106A、106B。电路100可由分立的部件构成或者可以是集成电路，并且包括第一和第二电路节点106A、106B（例如，分别为DC电源电压引脚和接地引脚）。ESD保护电路104包括在第一和第二电路节点106A、106B之间延伸且包括布置在其上的触发元件110的第一电路径108。第二电路径112也在第一和第二电路节点106A、106B之间延伸且与第一电路径108平行。第二电路径112包括分路元件114，诸如如在本文中作为例子进一步描述的可控硅整流器（SCR）或绝缘栅双极晶体管(IGBT)。该分路元件114具有耦合到第一电路节点106A的第一分路端子116、耦合到第二电路节点106B的第二分路端子118和耦合到分路元件114中的衬底区的第三分路端子120。开关元件122包括耦合到第一电路节点106A的第一开关端子130、经由第三分路端子120耦合到衬底区的第二开关端子132和耦合到触发元件110的输出的控制端子134。

在一些实施例（诸如其中分路元件114例如是可控硅整流器（SCR）的实施例）中，施加到第三分路端子120的电压确定在第一和第二分路端子116、118之间的功率通量（power flow）是被使能还是被禁止。例如，如果经由第三分路端子120施加到分路元件114中的衬底区的电压大于SCR或分路元件114的触发电压，则SCR或分路元件114可允许电流在第一和第二分路端子116、118之间流动，由此如箭头128所示那样将有危害的ESD脉冲转向以免达到易受ESD影响的电路102。在一些实施例（诸如其中分路元件114例如是绝缘栅双极晶体管(IGBT)的实施例）中，如在本文中将进一步更详细地所理解的，经由分路元件114中的第三分路端子120施加到阱区的电压可远超出传统设备的电压而增强经过分路元件114的增益和电流。此外，这有助于有效地如箭头128所示那样将有危害的ESD脉冲转向得远离易受ESD影响的电路102。