CN201536104U - 一种静电保护电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种静电保护电路，包括与静电点连接的至少一个N型场效应管(NMOS)，其中，还包括串联连接的电阻和电容，所述电容剩下的一端与静电点连接，所述电阻剩下的一端与地连接；所述NMOS的漏极与静电点连接，源极和衬底分别与地连接、栅极与所述电阻和电容的连接节点连接。本实用新型NMOS栅极与所述电阻和电容的连接节点连接，通过RC耦合作用就会使场效应管内部的衬底电流增加，降低了NMOS静电保护的开启电压，提高了静电保护电路对ESD的响应灵敏度。

Description

一种静电保护电路
技术领域
本实用新型涉及电子元件的保护电路，尤其是涉及一种静电保护电路。
背景技术
目前流行的工艺技术使用场效应COMS(互补金属氧化物半导体，Complementary metal-oxide-semiconductor transistor)作为静电放电(ESD，Electrostatic discharge)保护器件，当ESD发生时，泄放的静电电荷会造成NMOS(N-channel metal-oxide-semiconductor，N型沟道金属氧化物半导体)的寄生三极管导通，如图1所示。NMOS放电会产生阶跃恢复(snapback)的现象，如图2，在进入正常泻流状态的BC区域之前，保护管需要达到A点的开启电压Vt1。在衬底电阻一定的情况下，当静电电压达到开启电压Vt1时，静电电压使NMOS产生大小为I的衬底电流。所述大小为I的衬底电流在NMOS中形成的偏压刚好可以使寄生三极管导通，从而形成泻流通道。根据MOS工艺可知，有些NMOS的衬底电阻比较小，在三极管导通偏压一定的情况下，就需要较大的衬底电流，而衬底电流是由于静电电压产生的，根据NMOS衬底电流产生特性可知，达到所需的衬底电流时所需静电电压比较大，也就NMOS静电保护开启的电压Vt1比较大，有些电子元器件在电压Vt1的环境下就会被击穿，也就是此时ESD保护电路起不到作用。在高度集成化的今天，有必要提出一种可以降低ESD开启电压的ESD保护电路，适应技术发展的需要。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是：现有技术中NMOS管组成的静电保护电路，由于NOMS的ESD保护开启电压大而不能实施有效的保护，造成电子元器件的损环。
为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种全新的静电保护电路。本实用新型的静电保护电路，包括与静电点连接的至少一个N型场效应管(NMOS)，其中，还包括串联连接的电阻和电容，所述电容剩下的一端与静电点连接，所述电阻剩下的一端与地连接；所述NMOS的漏极与静电点连接，源极和衬底分别与地连接、栅极与所述电阻和电容的连接节点连接。
本实用新型有益效果：本实用新型NMOS栅极与所述电阻和电容的连接节点连接，通过RC耦合作用，相同的静电电压就会使场效应管内部的衬底电流增加，降低了NMOS静电保护的开启电压，提高了保护电路对ESD的响应灵敏度。
附图说明
图1现有技术中静电保护结构示意图；
图2现有技术中静电保护结构产生Snapback现象图；
图3本实用新型第一实施例的电路示意图；
图4本实用新型第一实施例的静电保护结构示意图；
图5本实用新型第一实施例的电路结构产生的Snapback现象图；
图6本实用新型第二实施例的电路示意图；
图7本实用新型实施例的NMOS结构示意图。
1、栅端；2、第一漏端；3、第二漏端；4、源端。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
实施例一
本实用新型的一种静电保护电路，包括与静电点PAD连接的至少一个N型场效应管(NMOS)、串联连接的电阻和电容，所述电容剩下的一端与静电点PAD连接，所述电阻剩下的一端与地连接；所述NMOS的漏极与静电点PAD连接，源极和衬底分别与地连接、栅极与所述电阻和电容的连接节点连接。参照图3提出本实用新型的第一实施例。图3是本实用新型第一实施例的电路示意图。本实施例中只有一个NMOS。
电路原理：
首先对NMOS在ESD发生时的工作状态进行说明，由于NMOS寄生的NPN三极管的基极(NMOS的衬底)与发射极(NMOS的源极)的PN结在泻流时应导通，所以基极上必须存在一定的偏压，这个偏压与衬底电流和衬底电阻有关。现有技术中，静电电压达到一定值时产生足够大衬底电流使寄生的NPN三极管导通进行静电泻流。本实用新型中，所述静电点是被保护对象的静电泻流端口，是被保护对象和静电保护电路的连接点。图4是本实用新型第一实施例的静电保护结构示意图，如图4所示，本实用新型通过电容、电阻耦合，在NMOS内部产生一新电流Ic。所以衬底电流由Ic和原衬底电流Ib组成；而在没有电容、电阻耦合时，在同样的静电电压作用下，只产生原衬底电流Ib。所以，在衬底电阻相同时，同样的静电电压，使用本实用新型的静电保护电路产生的栅极偏压要高，因此，本实用新型的启动静电保护时所需的静电电压(静电保护开启电压Vt1)要较现有技术中的要小。提高静电保护电路的开启时间和灵敏度。
本实用新型的静电保护电路的Snapback现象图如5所示，图5中曲线a是本实用新型的静电保护电路的Snapback曲线，图5中曲线b是现有技术的静电保护电路的Snapback曲线。从图中可知，Vt1`要小于现有技术中的Vt1。
本实施例优选电阻、电容的大小是可调节，这样可以调节RC时间常数，对静电泻放进行合理调节。一般选取时间常数为20ns，电容为100fF左右。本实施例不仅实现了本实用新型的提高响应时间和灵敏度的目的，还实现了对静电泻放进行合理调节的目的，使本实用新型的静电保护电路适用更多的应用场所。
实施例二
参照图6提出本实用新型的第二事实例，本实施例是在第一实施例的基础上提出的，适用于半导体芯片的静电保护电路。图6是本实用新型第二实施例的电路示意图。本实施例中，包括由多个NMOS并联组成的NMOS组，所述NMOS组的漏极与静电点连接，源极和衬底分别与地连接、栅极与所述电阻和电容的连接节点连接。所述NMOS并联连接是指各个NMOS的源极与源极、栅极与栅极、漏极与漏极都相应的电连接在一起。多个NMOS并联组成NMOS组，所述并联NMOS的源极连接点为NMOS组的源极，所述并联NMOS的漏极连接点为NMOS组的漏极，所述并联NMOS的栅极连接点为NMOS组的栅极。本实用新型优选所述NMOS组中NMOS的数量为4至10个，这样对于半导体芯片来说具有较高的性价比。本实施例选取4个NMOS并联组成NMOS组。本实用新型实施例中还包括串联连接的电容和电阻，所述电容剩下的一端与静电点PAD连接，所述电阻剩下的一端与地连接；所述NMOS的漏极与静电点PAD连接，源极和衬底分别与地连接、栅极与所述电阻和电容的连接节点连接。本实用新型中，所述电容是金属电容或者MOS电容。本实施例优选MOS电容。本实用新型中，所述电阻是金属电阻或者是阱电阻。本实施例优选阱电阻。通过选取MOS电容和阱电阻可以减少工艺步骤和降低成本，因为芯片是在MOS工艺下完成的，如果加入金属电容势必增加工艺步骤和增加成本。本实施例的电路中，每个NMOS的连接方式和电路作用都是和第一实施例相同，在此不再赘述。由于每个NMOS管上的静电开启电压相同，所以提高了静电放电的一致性，解决了现有技术中并联多指NMOS组成的静电保护电路的静电泻放一致性的问题。使得本静电保护电路能更稳定的工作。在某些应用场合，会有较大静电电流，这时四个NMOS泻流能力可能不够，这样就需要更多的NMOS进行静电泻放。新增加的NMOS都是并联接在本实施例的NMOS上。
本实用新型中的NMOS选取这样一种NMOS：所述NMOS漏端面积大于源端和栅端的面积之和。此处面积是指在NMOS俯视图中各端所呈现的平面的面积。漏端面积越大泻流能力就越强，降低了在静电保护过程中NMOS本身被损坏的可能性。
本实用新型优选所述NMOS具有第一漏端和第二漏端，在NMOS沟道方向生长有第一漏端，与源端和漏端组成传统的NMOS；将传统的NMOS看成是一个立方体，以源端的引线点所在面为上表面，在传统的NMOS的一侧面的法线方向上生长有与第一漏端连接的第二漏端，所述第二漏端分别与栅端和源端隔离。如图7所示，图7是本实用新型实施例的NMOS结构示意图。本例施例优选图7中所示的NMOS。图7是NMOS的俯视图，在图7中，沟道方向是水平方向，从左至右依次生长着源端4、栅端1、第一漏端2、栅端1、源端4、栅端1、第一漏端2、栅端1、源端4，共形成有四个传统的NMOS；在所述传统的NMOS的上侧生长有第二漏端3，这样的结构在相同工艺下，相同的芯片面积中，得到最大的漏端面积。实用本实施例NMOS能提高保护电路的稳定性和增加静电泻流能力。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种静电保护电路，包括与静电点连接的至少一个N型场效应管NMOS，其特征在于，还包括串联连接的电阻和电容，所述电容剩下的一端与静电点连接，所述电阻剩下的一端与地连接；所述NMOS的漏极与静电点连接，源极和衬底分别与地连接、栅极与所述电阻和电容的连接节点连接。
2.如权利要求1所述的静电保护电路，其特征在于，所述NMOS漏端面积大于源端和栅端的面积之和。
3.如权利要求1所述的静电保护电路，其特征在于，所述的电容是金属电容或者是MOS电容。
4.如权利要求1所述的静电保护电路，其特征在于，所述的电阻是阱电阻。
5.如权利要求1所述的静电保护电路，其特征在于，所述电容是容值可调节的电容。
6.如权利要求1所述的静电保护电路，其特征在于，所述电阻是阻值可调节的电阻。
7.如权利要求1至6任一项所述的静电保护电路，其特征在于，所述NMOS具有第一漏端和第二漏端，在NMOS沟道方向生长有第一漏端，与源端和漏端组成传统的NMOS；在所述传统的NMOS的一侧生长有与第一漏端连接的第二漏端，所述第二漏端分别与栅端和源端隔离。
8.如权利要求1至6任一项所述的静电保护电路，其特征在于，包括由多个NMOS并联组成的NMOS组，所述NMOS组的漏极与静电点连接，源极和衬底分别与地连接、栅极与所述电阻和电容的连接节点连接。
9.如权利要求8所述的静电保护电路，其特征在于，所述NMOS的数量为4到10个。
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Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102157517A (zh) * 2010-12-30 2011-08-17 苏州华芯微电子股份有限公司 一种静电保护结构
CN102339825A (zh) * 2011-10-10 2012-02-01 无锡市晶源微电子有限公司 亚微米集成电路静电保护电路
CN103094322A (zh) * 2011-11-01 2013-05-08 上海华虹Nec电子有限公司 能够用于静电保护的沟槽型绝缘栅场效应管结构
CN103117051A (zh) * 2013-03-12 2013-05-22 上海贝岭股份有限公司 一种用于智能电网的液晶驱动电路
CN103151014A (zh) * 2013-03-12 2013-06-12 上海贝岭股份有限公司 一种用于液晶驱动电路的保护电路
CN103884873A (zh) * 2014-03-20 2014-06-25 上海华力微电子有限公司 一种防止可靠性测试时发生共振的结构
CN104143549A (zh) * 2013-05-10 2014-11-12 炬力集成电路设计有限公司 一种静电释放保护电路版图及集成电路
CN104332493A (zh) * 2014-09-03 2015-02-04 上海华虹宏力半导体制造有限公司 Soi器件及其构成静电保护器件结构
CN104578027A (zh) * 2013-09-11 2015-04-29 美国亚德诺半导体公司 高压可承受电源钳位
US9634482B2 (en) 2014-07-18 2017-04-25 Analog Devices, Inc. Apparatus and methods for transient overstress protection with active feedback
US10177566B2 (en) 2016-06-21 2019-01-08 Analog Devices, Inc. Apparatus and methods for actively-controlled trigger and latch release thyristor
US10199369B2 (en) 2016-03-04 2019-02-05 Analog Devices, Inc. Apparatus and methods for actively-controlled transient overstress protection with false condition shutdown
US10734806B2 (en) 2016-07-21 2020-08-04 Analog Devices, Inc. High voltage clamps with transient activation and activation release control
US10861845B2 (en) 2016-12-06 2020-12-08 Analog Devices, Inc. Active interface resistance modulation switch
US11387648B2 (en) 2019-01-10 2022-07-12 Analog Devices International Unlimited Company Electrical overstress protection with low leakage current for high voltage tolerant high speed interfaces

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102157517A (zh) * 2010-12-30 2011-08-17 苏州华芯微电子股份有限公司 一种静电保护结构
CN102339825A (zh) * 2011-10-10 2012-02-01 无锡市晶源微电子有限公司 亚微米集成电路静电保护电路
CN103094322B (zh) * 2011-11-01 2015-10-14 上海华虹宏力半导体制造有限公司 能够用于静电保护的沟槽型绝缘栅场效应管结构
CN103094322A (zh) * 2011-11-01 2013-05-08 上海华虹Nec电子有限公司 能够用于静电保护的沟槽型绝缘栅场效应管结构
CN103117051A (zh) * 2013-03-12 2013-05-22 上海贝岭股份有限公司 一种用于智能电网的液晶驱动电路
CN103151014A (zh) * 2013-03-12 2013-06-12 上海贝岭股份有限公司 一种用于液晶驱动电路的保护电路
CN103117051B (zh) * 2013-03-12 2015-05-20 上海贝岭股份有限公司 一种用于智能电网的液晶驱动电路
CN104143549A (zh) * 2013-05-10 2014-11-12 炬力集成电路设计有限公司 一种静电释放保护电路版图及集成电路
CN104143549B (zh) * 2013-05-10 2017-07-18 熠芯(珠海)微电子研究院有限公司 一种静电释放保护电路版图及集成电路
CN104578027A (zh) * 2013-09-11 2015-04-29 美国亚德诺半导体公司 高压可承受电源钳位
CN103884873A (zh) * 2014-03-20 2014-06-25 上海华力微电子有限公司 一种防止可靠性测试时发生共振的结构
US9634482B2 (en) 2014-07-18 2017-04-25 Analog Devices, Inc. Apparatus and methods for transient overstress protection with active feedback
CN104332493A (zh) * 2014-09-03 2015-02-04 上海华虹宏力半导体制造有限公司 Soi器件及其构成静电保护器件结构
US10199369B2 (en) 2016-03-04 2019-02-05 Analog Devices, Inc. Apparatus and methods for actively-controlled transient overstress protection with false condition shutdown
US10177566B2 (en) 2016-06-21 2019-01-08 Analog Devices, Inc. Apparatus and methods for actively-controlled trigger and latch release thyristor
US10734806B2 (en) 2016-07-21 2020-08-04 Analog Devices, Inc. High voltage clamps with transient activation and activation release control
US11569658B2 (en) 2016-07-21 2023-01-31 Analog Devices, Inc. High voltage clamps with transient activation and activation release control
US10861845B2 (en) 2016-12-06 2020-12-08 Analog Devices, Inc. Active interface resistance modulation switch
US11387648B2 (en) 2019-01-10 2022-07-12 Analog Devices International Unlimited Company Electrical overstress protection with low leakage current for high voltage tolerant high speed interfaces
US11784488B2 (en) 2019-01-10 2023-10-10 Analog Devices International Unlimited Company Electrical overstress protection with low leakage current for high voltage tolerant high speed interfaces

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