DE102008006963A1 - ESD-Leistungsklemmeinrichtung mit stabiler Einschaltfunktion - Google Patents

ESD-Leistungsklemmeinrichtung mit stabiler Einschaltfunktion Download PDF

Info

Publication number
DE102008006963A1
DE102008006963A1 DE200810006963 DE102008006963A DE102008006963A1 DE 102008006963 A1 DE102008006963 A1 DE 102008006963A1 DE 200810006963 DE200810006963 DE 200810006963 DE 102008006963 A DE102008006963 A DE 102008006963A DE 102008006963 A1 DE102008006963 A1 DE 102008006963A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
inverter stage
supply voltage
output
channel transistor
voltage line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE200810006963
Other languages
English (en)
Other versions
DE102008006963B4 (de
Inventor
Sreenivasa Chalamala
Matthias Baer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GlobalFoundries Inc
Original Assignee
Advanced Micro Devices Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Advanced Micro Devices Inc filed Critical Advanced Micro Devices Inc
Priority to DE102008006963.9A priority Critical patent/DE102008006963B4/de
Priority to US12/186,630 priority patent/US8969914B2/en
Publication of DE102008006963A1 publication Critical patent/DE102008006963A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102008006963B4 publication Critical patent/DE102008006963B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/0203Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0248Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
    • H01L27/0251Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices
    • H01L27/0266Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices using field effect transistors as protective elements
    • H01L27/0285Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices using field effect transistors as protective elements bias arrangements for gate electrode of field effect transistors, e.g. RC networks, voltage partitioning circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

In einer ESD-Schutzschaltung mit einer Auslöseschaltung und einer Leistungsklemmstufe wird eine positive Rückkopplung zwischen der ersten und der zweiten Inverterstufe der Auslöseschaltung vorgesehen, um einen gut definierten und stabilen ausgeschalteten Zustand der Leistungsklemmstufe während normaler Einschaltsituationen zu gewährleisten.

Description

  • Gebiet der vorliegenden Offenbarung
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen das Gebiet integrierter Schaltungen mit einer internen Schaltung und einer Schutzschaltung, um die Wahrscheinlichkeit einer Schädigung auf Grund elektrostatischer Entladungs-(ESD)Ereignisse zu minimieren.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • In modernen integrierten Schaltungen werden für gewöhnlich eine sehr große Anzahl einzelner Schaltungselemente, etwa Feldeffekttransistoren, Kondensatoren, Widerstände und dergleichen auf einem kleinen Substratbereich aufgebaut, um damit die erforderliche Funktion der Schaltung zu verwirklichen. Typischerweise werden eine Reihe von Kontaktflächen vorgesehen, die wiederum elektrisch mit entsprechenden Anschlüssen verbunden sind, die auch als Stifte bezeichnet werden, um eine Kommunikation der Schaltung mit der Umgebung zu ermöglichen, so dass die erforderliche Eingabe/Ausgabe-(I/O)Kapazität gegeben ist. Mit zunehmender Verringerung der Strukturgrößen der Schaltungselemente zur Erhöhung der Packungsdichte und zur Verbesserung des Leistungsverhaltens der integrierten Schaltungen, nimmt auch die Fähigkeit ab, einer extern zugeführten Überspannung an einer der Anschlussstifte der integrierten Schaltung zu wiederstehen. Ein Grund dafür liegt in der Tatsache begründet, dass abnehmende Strukturgrößen von Feldeffekttransistoren, die eine wesentliche Entwurfskomponente komplexer Schaltungen auf der Grundlage der CMOS-Technologie möglich sind, d. h. beim Reduzieren der Kanallänge der Feldeffekttransistoren, ist typischerweise auch eine Reduzierung der Dicke der Isolationsschicht erforderlich, die die Gateelektrode von dem Kanalgebiet trennt, um damit die Steuerbarkeit eines Kanals aufrecht zu erhalten, der sich an der Gateisolationsschicht beim Anlegen einer geeigneten Steuerspannung an die Gateelektrode ausbildet. Eine der dünnen Gateisolationsschicht zugeführte Überspannung führt jedoch zu Defekten in der Gateisolationsschicht, woraus sich eine reduzierte Zuverlässigkeit oder die Zerstörung ergibt, was möglicherweise in einem vollständigen Ausfall der integrierten Schaltung ausdrückt.
  • Eine wesentliche Quelle derartiger Überspannungen sind sogenannte elektrostatische Entladungs-(ESD)Ereignisse, wobei ein mit Ladungsträgern behaftetes Objekt mit einem oder mehreren der Anschlussstifte der integrierten Schaltung in Kontakt gebracht wird. Beispielsweise kann ein Mensch eine sehr hohe statische Spannung von einigen 100 bis zu einigen 1000 Volt aufbauen, indem er sich lediglich über einen Teppich bewegt, so dass eine integrierte Schaltung geschädigt werden kann, wenn die Person die integrierte Schaltung, etwa beim Entfernen der integrierten Schaltung von einer entsprechenden Leiterplatte berührt. Eine durch ein ESD-Ereignis hervorgerufene Überspannung kann selbst während der Bearbeitung der integrierten Schaltung auftreten und kann somit zu einer reduzierten Produktionsausbeute führen. Ferner besteht aktuell eine zunehmende Entwicklung darin, dass austauschbare IC's in elektronischen Systemen eingesetzt werden, so dass lediglich eine oder mehrere integrierte Schaltungen anstelle der gesamten Leiterplatte auszutauschen sind, um beispielsweise Mikroprozessoren und Speicherkarten zu aktualisieren. Da die Neuinstallation oder das Austauschen integrierter Schaltungen nicht notwendigerweise von Fachleuten in einer ESD-sicheren Umgebung ausgeführt wird, müssen die integrierten Schaltungen mit einem entsprechenden ESD-Schutz versehen werden. Dazu wurde eine Reihe von Schutzschaltungen vorgeschlagen, die typischerweise zwischen einem Anschluss der integrierten Schaltung und der internen Schaltung angeordnet sind, um einen Strompfad bereitzustellen, der sicherstellt, dass die an die interne Schaltung angelegte Spannung deutlich unter einer spezifizierten kritischen Grenze bleibt. Beispielsweise wird in einem typischen ESD-Ereignis, das durch eine mit Ladung beaufschlagte Person hervorgerufen wird, eine Spannung von mehreren 1000 Volt in einem Zeitintervall von ungefähr 100 ns (Nanosekunden) oder weniger entladen, wodurch ein Strom von mehreren Ampere erzeugt wird. Daher muss die ESD-Schutzschaltung einen Stromfluss von mindestens einigen Ampere ermöglichen, um damit sicherzustellen, dass die Spannung über der ESD-Schutzschaltung die kritische Grenze nicht übersteigt.
  • Es wurden eine Vielzahl von ESD-Schutzschaltungen entwickelt, die grundsätzlich versuchen, geeignet gestaltete Strompfade bereitzustellen, um damit die Überschussladung ohne Schädigung empfindlicher Schaltungskomponenten von Funktionsblöcken in der integrierten Schaltung abzuleiten. Beispielsweise wird eine relativ naheliegende Lösung häufig eingesetzt, in der jeder Eingangs/Ausgangs-Anschluss einer entsprechenden Schutzschaltung zugeordnet ist, die beispielsweise in Form von Dioden vorgesehen ist, um damit einen Stromfluss zwischen einem entsprechenden Paar aus Eingangs/Ausgangs-Anschlüssen zu ermöglichen, an denen eine ungewünscht hohe Spannung während eines ESD-Ereignisses auftritt. Entsprechende Lösungen werden als anschlussflächengestützte ESD- Schutzmaßnahmen bezeichnet. Somit muss in diesem Falle ein leistungsfähiger ESD-Strompfad vorgesehen werden, der die erforderliche Stromfestigkeit in beiden möglichen Stromflussrichtungen sicherstellt. In der CMOS-Technologie werden zu diesem Zweck häufig NMOS-Transistorelemente mit mehreren Konfigurationen vorgesehen, etwa NMOS-Transistoren mit geerdetem Gate, Gate-gekoppelte NMOS-Transistoren und dergleichen. Typischerweise wird das NMOS-Transistorelement während eines ESD-Ereignisses unter Anwendung des parasitären Bipolartransistors betrieben, wobei jedoch in modernsten CMOS-Technologien ein großer Aufwand erforderlich ist, um die ausreichende Leitfähigkeit der jeweiligen Parasitären Komponenten zu ermöglichen. Daher ist die Gestaltung geeigneter ESD-Schutzschaltungen unter Anwendung der anschlussflächenbasierten Lösung weniger flexibel im Hinblick auf die Übertragbarkeit auf andere Fertigungstechnologien.
  • In einer weiteren Strategie wird die durch ein ESD-Ereignis erzeugte Überschussladung den Versorgungsspannungsleitungen zugeführt und dann nach Masse über eine geeignete gestaltete Versorgungsspannungsklemmschaltung kurzgeschlossen, die in Form eines geeignet gestalteten Transistorelements vorgesehen werden kann. Da die Versorgungsspannungsklemme während der normalen Betriebsbedingungen nicht aktiviert sein darf, beispielsweise während des Einschaltens und des kontinuierlichen Betriebs, ist eine Trigger- bzw. Auslöseschaltung erforderlich, um in geeigneter Weise die Leistungsversorgungsklemme beim Auftreten eines ESD-Ereignisses zu aktivieren, während die Aktivierung der Leistungsklemmschaltung in anderen Fällen vermieden wird. Obwohl diese Lösung, die häufig auch als versorgungsleitungsbasierte ESD-Schutzschaltung bezeichnet wird, eine komplexere Schaltung beinhaltet und auch einen Strompfad für hohe Ströme über ein erstes ESD-Schutzelement, das einen entsprechenden Eingangs/Ausgangs-Anschluss mit der VDD-Versorgungsleitung verbindet und nachfolgend die Versorgungsleitung mit der Masseleitung über die Versorgungsspannungsklemmschaltung verbindet, ist diese Technologie weniger von technologiespezifischen Eigenschaften abhängig und kann daher ein höheres Maß an Flexibilität im Hinblick auf Technologieänderungen bringen. Aus diesem Grunde wird die anschlussleitungsbasierte ESD-Schutztechnik häufig in der komplexen CMOS-Technologie eingesetzt. Obwohl jedoch deutliche Vorteile im Hinblick auf die Entwurfsflexiblitität und die Unabhängigkeit von technologischen Eigenschaften durch die versorgungsleistungsbasierte Lösung geboten werden, kann in gewissen Lösungen eine hohe Wahrscheinlichkeit zum Erzeugen fehlerhafter Auslesesituationen auftreten, wie dies nachfolgend mit Bezug zu den 1a bis 1c erläutert ist.
  • 1a zeigt schematisch eine integrierte Schaltung 100 mit einer typischen versorgungsleitungsbasierten Schutzschaltung, die eine primäre ESD-Schutzschaltung 110 ..., beispielsweise in Form einer Hochstromdiodenstruktur enthält, wie dies zuvor erläutert ist. Die primäre ESD-Schaltung 110 kann direkt mit einer Eingangs/Ausgangs-Anschlussfläche 103 verbunden sein, die mit einer Ausgangsstufe 104 eines Funktionsblocks 105 der integrierten Schaltung 100 verbunden ist, die im Hinblick auf hohe Spannungspulse, etwa ESD-Ereignisse, zu schützen ist. Somit ist die primäre ESD-Schaltung 110 typischerweise so gestaltet, dass eine Spannung an der Eingangs/Ausgangs-Anschlussfläche 103 auf einen tolerierbaren Wert während gewisser ESD-Ereignisse begrenzt wird. Ferner ist eine sekundäre ESD-Schaltung 120 mit einer Eingangsstufe 106 der internen Schaltung 105 verbunden und ist über die Eingangs/Ausgangsfläche 103 über eine Widerstandsstruktur 111 verbunden. Somit ist die sekundäre ESD-Schaltung 120 wesentlich beim Schützen der sehr sensiblen Eingangsstufe 106, die moderne Transistorelemente mit äußerst anspruchsvollen Gatedielektrika aufweisen kann, wie dies zuvor erläutert ist. Des weiteren umfasst die integrierte Schaltung 100 typischerweise eine erste Versorgungsspannungsleitung 101, die die Versorgungsspannung VDD während des normalen Betriebs des Bauelements 100 führt. In ähnlicher Weise ist eine zweite Versorgungsspannungsleitung 102, d. h. eine Versorgungsspannungsleitung für die Verbindung zu einem Massepotential oder einer „negativen" Versorgungsspannung VSS für Versorgungsspannung 100 vorgesehen. Des weiteren umfasst die Schaltung 100 eine weitere ESD-Schutzschaltung 130 mit einer Trigger- bzw. Auslöseschaltung 140 und einer Leistungsversorgungsklemmschaltung 150. Beispielsweise wird die Leistungsversorgungsklemmschaltung 150 in Form eines Hochstrom-n-Kanalfeldeffekttransistors bereitgestellt, der den erforderlichen Durchlassstrom zum Führen des großen Stromes aufweist, der während eines ESD-Ereignisses erzeugt wird. Die Auslöseschaltung 140 umfasst eine Auslösestufe 160, die einen Widerstand 161 und einen Kondensator 162 besitzt, die gemeinsam eine RC-Zeitkonstante definieren. Des weiteren umfasst die Auslöseschaltung 140 eine erste Inverterstufe 170, eine zweite Inverterstufe 180 und eine dritte Inverterstufe 190, die in Reihe zwischen der Auslösestufe 160 und einem Steuereingang 151 des Leistungsversorgungsklemmtransistors 150 angeschlossen sind.
  • Während des normalen Betriebs wird die Versorgungsspannung über der ersten und der zweiten Versorgungsspannungsleitung 101 und 102 angelegt, wodurch die Versorgungs spannung an dem Eingangsknoten der ersten Inverterstufe 170 nach der Einschwingzeit der RC-Auslösestufe 160 anliegt. D. h., wenn die RC-Zeitkontante der Auslösestufe 160 deutlich kleiner ist als die Anstiegszeit der Versorgungsspannung beim Einschalten der Schaltung 100, steigt die Spannung an dem Eingang der Inverterstufe 170 im Wesentlichen in der gleichen Weise an wie die langsam ansteigende Versorgungsspannung an der Versorgungsspannungsleitung 101. Auf Grund der Kette der Inverterstufen 170, 180, 190 bleibt der Ausgang der letzten Inverterstufe 190 und damit das Steuergate 151 des Leistungsklemmtransistors 150 in einem tiefpegeligen Zustand, wodurch ein Kurzschluss der Versorgungsspannungsleitungen 101, 102 vermieden wird.
  • 1b zeigt schematisch die Schaltung 100 während des Auftretens eines ESD-Ereignisses. Es sei angenommen, dass ein Hochspannungssignal, etwa eine Berührung durch einen menschlichen Körper, und dergleichen zum Erzeugen einer Überschussladung an der Eingangs/Ausgangs-Anschlussfläche 103 führt. Wie zuvor angegeben ist, besitzt ein entsprechender ESD-Impuls eine deutlich kürzere Anstiegszeit in der Größenordnung von ungefähr einigen 10 Nanosekunden, was vergleichbar sein kann mit der RC-Zeitkonstante der Auslösestufe 160. Somit werden während des Auftretens des ESD-Ereignisses die primäre und die sekundäre ESD-Schaltung 110, 120 leitend und verbinden die Anschlussfläche 103 mit der Versorgungsspannungsleitung 101, wodurch eine Zunahme der Spannung über den Versorgungsspannungsleitungen 101 und 102 hervorgerufen wird. Auf Grund der relativ kurzen Anstiegszeit, die vergleichbar ist zur RC-Zeitkonstante der Auslösestufe 160 bleibt die Spannung an dem Eingang der Inverterstufe 170 auf einem relativ niedrigen Pegel, während die „Versorgungsspannung" in rascher Weise entsprechend der Anstiegszeit des ESD-Impulses anwächst. Folglich wird der Ausgang der ersten Inverterstufe 170 in einem hochpegeligen Zustand versetzt, d. h. dieser folgt der ansteigenden Spannung VDD, wodurch sich auch ein hochpegeliger Zustand an dem Steuergate 151 des Leistungsklemmtransistors 150 ergibt, der daher durchschaltet, wodurch ein leitender Pfad zwischen den Versorgungsspannungsleitungen 101 und 102 geschaffen wird, um die auf die Eingangs/Ausgangsanschlussfläche 103 übertragene Überschussladung abzuführen. Somit kann die Spannung an der Eingangs/Ausgangs-Anschlussfläche 103 auf einem nicht kritischen Wert gehalten werden, während auch der Spannungsabfall über den Leistungsversorgungsleitungen 101, 102 auf einem nicht kritischen Wert bleibt. Somit kann durch geeignete Dimensionierung der RC-Zeitkonstante der Auslösestufe 160 ein geeignetes Auslöseverhalten der ESD-Schutzschaltung 130 erreicht werden, wobei zwischen einer normalen Einschaltsituation und dem Auftreten eines schnellen Impulses, wie dies typischerweise in ESD-Situationen der Fall ist, unterschieden werden kann. In komplexen CMOS-Schaltungsaufbauten werden jedoch typischerweise Widerstände in Form von Feldeffekttransistoren vorgesehen, um damit wertvolle Halbleiterfläche in dem Chip einzusparen. In diesem Falle kann sich das Auslöseverhalten der Schaltung 160 vom obigen Funktionsverhalten aus den folgenden Gründen unterscheiden.
  • 1c zeigt schematisch die Auslöseschaltung 160 in einer konventionellen Anordnung, wie sie zuvor beschrieben ist auf der linken Seite und eine entsprechende Anordnung der Auslöseschaltung 160 gemäß einem Aufbau, in welchem der Widerstand 161 durch einen p-Kanaltransistor 163 ersetzt ist. Ferner ist dargestellt, dass der Kondensator 162 in Form der parasitären Kapazität, d. h. der Gate/Drain- und der Gate/Source-Kapazität eines Feldeffekttransistors 164 vorgesehen. Zu diesem Zweck wird der Transistor 163 typischerweise so gestaltet, dass ein entsprechender Durchlasswiderstand erreicht wird, um damit in Verbindung mit der parasitären Kapazität des Transistors 164 die erforderliche RC-Zeitkonstante zu erhalten. Auf Grund der Tatsache, dass der Transistor 163 lediglich leitend wird, nachdem die Schwellwertspannung überschritten ist, die wiederum von der Gesamtgestaltung des Transistors 163 abhängt, kann jedoch die tatsächliche RC-Zeitkonstante deutlich größer sei während einer anfänglichen Phase des Anlegens einer Spannung an die Versorgungsleitung 101. Somit ist in dieser Situation die RC-Zeitkonstante der Auslösestufe 160, wie sie auf der rechten Seite gezeigt ist, unter Umständen vergleichbar zur Anstiegszeit während einer Einschaltsituation, da der Transistor 163 noch nicht leitend ist, wenn die Eingangsspannung unterhalb der Schwellwertspannung liegt, was schließlich zu einem falschen Auslösen des Leistungsklemmtransistors 150 führen kann. Somit wird während Einschaltereignisse für das Bauelement 100 ein großer Strom durch den Leistungsklemmtransistor 150 gezogen, der deutlich das gesamte Leistungsverhalten des Bauelements 100 im Hinblick auf die Einschwingzeit und die Gesamtleistungsaufnahme beeinträchtigt, wobei auch eine erhöhte Stromtreiberfähigkeit einer Leistungsquelle für das Versorgen der Schaltung 100 erforderlich ist.
  • Angesichts der zuvor beschriebenen Situation betrifft die vorliegende Offenbarung Integrierte Schaltungen und Techniken, um zu versuchen, eines oder mehrere der oben erkannten Probleme zu reduzieren oder zu vermeiden.
  • Überblick über die Offenbarung
  • Im Allgemeinen betrifft der hierin offenbarte Gegenstand Techniken und elektronische Schaltungen, in denen flächeneffiziente CMOS-Strukturen verwendet werden, um eine effiziente versorgungsleitungsbasierte ESD-Schutzschaltung bereitzustellen, d. h. Widerstände werden durch Feldeffekttransistoren ersetzt, wobei dennoch für ein verbessertes Auslöseverhalten der ESD-Schaltung während des Einschaltens gesorgt ist. Dazu werden die Inverterstufen, die in der Auslöseschaltung verwendet werden, in geeigneter Weise im Vergleich zu konventionellen Strategien modifiziert, um eine unterschiedliche Antwort auf eine schnell ansteigende „Versorgungsspannung" und auf eine langsam ansteigende normale Versorgungsspannung während einer anfänglichen Phase einer ESD-Situation oder eines Einschaltens zu erzielen, wenn eine „RC-Komponente", die aus Feldeffekttransistoren aufgebaut ist, eine moderat große RC-Zeitkonstante besitzt. In einigen anschaulichen hierin offenbarten Aspekten wird dieses Ungleichgewicht in der Reaktion der Inverterstufen im Hinblick auf das Ansteigen der Versorgungsspannung effizient „verstärkt", indem eine positive Rückkopplung von der zweiten Inverterstufe zu ersten Inverterstufe vorgesehen wird, wodurch in zuverlässiger Weise die entsprechenden Ausgangsknoten dieser Inverter „geklemmt" werden, um damit das gewünschte Auslöseverhalten zu erreichen. Somit können fehlerhafte Auslöseereignisse während einer Einschaltsituation vermieden oder zumindest deutlich verringert werden.
  • Eine anschauliche hierin offenbarte integrierte Schaltung umfasst eine erste Versorgungsspannungsleitung und eine zweite Versorgungsspannungsleitung. Ferner ist eine Leistungsklemmschaltung zwischen der ersten Versorgungsspannungsleitung und der zweiten Versorgungsspannungsleitung angeschlossen und eine Auslöseschaltung ist mit der Versorgungsspannungsklemmschaltung und der ersten und der zweiten Versorgungsspannungsleitung verbunden. Die Auslöseschaltung umfasst ein RC-Element, das auf der Grundlage von Feldeffekttransistoren gebildet ist. Die Auslöseschaltung umfasst ferner eine erste Inverterstufe, die mit dem RC-Element verbunden ist, eine zweite Inverterstufe und eine dritte Inverterstufe, die in Reihe zu einem Steuereingang der Versorgungsspannungsklemmschaltung geschaltet sind. Ferner umfasst die Auslöseschaltung eine Rückkopplungsverbindung von einem Ausgang der zweiten Inverterstufe zu der ersten Inverterstufe.
  • Eine anschauliche ESD-Schutzschaltung, die hierin offenbart ist, umfasst einen Auslöseknoten, der durch einen p-Kanaltransistor und einen n-Kanaltransistor gebildet ist, und eine erste Inverterstufe, eine zweite Inverterstufe und eine dritte Inverterstufe, die in Reihe verbunden sind, wobei ein Eingang der ersten Inverterstufe mit dem Auslöseknoten verbunden ist. Die ESD-Schutzschaltung umfasst ferner einen n-Kanalleistungsklemmtransistor mit einem Drain/Source-Pfad, der zwischen einer ersten Versorgungsspannungsleitung und einer zweiten Versorgungsspannungsleitung angeschlossen ist und der einen Gateanschluss aufweist, der mit einem Ausgang der dritten Inverterstufe verbunden ist. Des weiteren umfasst die ESD-Schutzschaltung einen Rückkopplungs-p-Kanaltransistor, der mit der ersten und der zweiten Inverterstufe verbunden ist, um ein positives Rückkopplungssignal bereitzustellen.
  • Eine anschauliche hierin offenbarte integrierte Schaltung umfasst eine Schutzschaltung, die ausgebildet ist, eine erste Versorgungsspannungsleitung mit einer zweiten Versorgungsspannungsleitung zu verbinden. Die Schutzschaltung umfasst mehrere p-Kanaltransistoren und n-Kanaltransistoren, die so geschaltet sind, dass diese eine Auslöseschaltung mit einer Auslösestufe, einer ersten Inverterstufe, einer zweiten Inverterstufe und einer dritten Inverterstufe bilden. Ein Ausgang der ersten Inverterstufe besitzt eine geringere Anstiegszeit im Vergleich zu einer Anstiegszeit eines Ausgangs der zweiten Inverterstufe für ein Hochspannungssignal, das an der ersten und der zweiten Versorgungsspannungsleitung anliegt, das eine Anstiegszeit von ungefähr 100 ns oder weniger besitzt. Des weiteren besitzt der Ausgang der ersten Inverterstufe eine längere Anstiegszeit als die Anstiegszeit des Ausgangs der zweiten Inverterstufe für ein Spannungssignal, das an die erste Versorgungsspannungsleitung angelegt wird, und eine Anstiegszeit von ungefähr 200 ns oder mehr besitzt. Schließlich umfasst die integrierte Schaltung einen n-Kanalleistungsklemmtransistor, der mit der Auslöseschaltung verbunden ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Ausführungsformen sind in der Beschreibung und in den angefügten Patentansprüchen angegeben und gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert wird, in denen:
  • 1a schematisch ein Schaltbild einer integrierten Schaltung mit einer anschlussleitungs-basierten Schutzschaltung mit einer Auslöseschaltung auf der Grundlage eines RC-Elements gemäß konventioneller Strukturen zeigt;
  • 1b schematisch ein Schaltbild der konventionellen integrierten Schaltung während eines ESD-Ereignisses zeigt;
  • 1c schematisch eine RC-Komponente darstellt, die auf der Grundlage von Feldeffekttransistoren gemäß einer konventionellen Vorgehensweise realisiert ist;
  • 2a schematisch ein Schaltbild einer integrierten Schaltung zeigt, mit einer ESD-Schutzschaltung einschließlich einer Auslöseschaltung mit einem verbesserten Auslöseverhalten während normaler Einschaltsituationen gemäß anschaulicher Ausführungsformen;
  • 2b und 2c schematisch Zeitdiagramme für diverse Spannungen während eines ESD-Ereignisses (2b) und einer normalen Einschaltsituation (2c) gemäß anschaulicher Ausführungsformen zeigen;
  • 2d schematisch ein Schaltbild einer ESD-Schutzschaltung mit einer positiven Rückkopplungsschleife zwischen einer ersten Inverterstufe und einer zweiten Inverterstufe gemäß weiteren anschaulichen Ausführungsformen zeigt; und
  • 2e schematisch eine ESD-Schutzschaltung mit einem p-Kanaltransistor als eine Rückkopplungskomponente gemäß noch weiterer anschaulicher Ausführungsformen zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Es ist zu beachten, dass obwohl die vorliegende Offenbarung mit Bezug zu den Ausführungsformen beschrieben ist, wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung sowie in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind, die detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen nicht beabsichtigen, die vorliegende Offenbarung auf die speziellen offenbarten Ausführungsformen einzuschränken, sondern die beschriebenen Ausführungsformen stellen lediglich beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Offenbarung dar, deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert ist.
  • Im Allgemeinen stellen die hierin offenbarten Schaltungen und Techniken ein verbessertes Auslöseverhalten von ESD-Schutzschaltungen bereit, die in raumsparender Weise entworfen sind, wobei Widerstandsstrukturen durch Feldeffekttransistoren repräsentiert sind. Da die RC-Zeitkontante eines RC-Netzwerks, das aus Feldeffekttransistoren aufgebaut ist, zumindest in einer anfänglichen Phase der Einschaltsituation relativ hoch sein kann, wodurch konventioneller Weise ein fehlerhaftes Auslösen der Leistungsklemmstufe resultieren kann, bieten die hierin offenbarten Techniken ein geeignetes Verhalten der Auslöseschaltung derart, dass für moderat lange Anstiegszeiten des Signals bei VDD ein „Ungleichgewicht" zwischen dem ersten Ausgangsknotenpunkt und dem zweiten Ausgangsknotenpunkt der Inverterstufen eingeführt wird und in einigen anschaulichen Aspekten „verstärkt" wird, um damit das Einschalten der Leistungsklemmstufe im Wesentlichen zu vermeiden. Zu diesem Zweck werden die Gestaltung und die Hardwarekonfiguration der Inverterstufen in geeigneter Weise angepasst, wobei zusätzlich eine positive Rückkopplungsschleife eingerichtet werden kann, um damit die gewünschte Ungleichheit beim Reagieren auf Spannungssignale auf der Versorgungsspannungsleitung VDD mit unterschiedlichen Anstiegszeiten und damit unterschiedlichen Flankensteilheiten zu stabilisieren. Folglich können moderne Entwurfslösungen für komplexe Schaltungen auf der Grundlage der CMOS-Technologie mit verbessertem Leistungsverhalten realisiert werden, da falsche Auslöseereignisse während einer Einschaltsituation vermieden oder zumindest deutlich reduziert werden, wobei dennoch für das gewünschte ESD-Schutzverhalten gesorgt ist.
  • Mit Bezug zu den 2a bis 2i werden nunmehr weitere anschauliche Ausführungsformen detaillierter beschrieben.
  • 2a zeigt schematisch ein Schaltbild einer integrierten Schaltung 200, die eine „interne" Schaltung 205 aufweisen kann, deren Komponenten, etwa Eingangsstufen 206 und Ausgangsstufen 204, im Hinblick auf Ereignisse mit hoher Spannung/hohem Strom, etwa ESD-Situationen, zu schützen sind, wobei unerwünschte Überschussladung an eine Eingangs/Ausgangsanschlussfläche 203 aufgebracht wird. Beispielsweise kann eine primäre ESD-Schaltung 210 direkt mit der Eingangs/Ausgangsanschlussfläche 203 beispielsweise in Form von Diodenstrukturen mit einem hohen Durchlassstrom verbunden sein. In ähnli cher Weise ist eine sekundäre ESD-Schaltung 220 mit der Eingangsstufe 206 verbunden, die wiederum mit der Anschlussfläche 203 über einem Widerstand 221 verbunden ist. Ferner umfasst die Schaltung 200 eine ESD-Schutzschaltung 230, die eine Auslöseschaltung 240 und eine Ausgangsleistungsklemmstufe 250, die mit der Auslöseschaltung 240 verbunden ist, aufweist. Wie beispielsweise zuvor erläutert ist, kann die Leistungsklemmstufe 250 in Form eines n-Kanaltransistors vorgesehen sein, der einen Drain/Source-Pfad 252 zum Verbinden einer ersten Versorgungsspannungsleitung 201, d. h. einer Versorgungsspannungsleitung, die der VDD-Leitung entspricht, mit einer zweiten Versorgungsspannungsleitung 202, d. h. einer Versorgungsspannungsleitung, die dem Masse oder VSS-Potential entspricht, zu verbinden. Der Drain/Source-Pfad 252 kann mittels eines Steuereingangs- oder Gateanschlusses 251 gesteuert werden. Folglich wird eine Spannung an dem Steueranschluss 251, die über einer Schwellwertspannung der Leistungsklemmstufe 250 liegt, zu einem reduzierten Widerstand des Drain/Source-Pfads 252.
  • Die Auslöseschaltung 240 umfasst eine Auslösestufe 260, die eine RC-Komponente repräsentiert, die aus einem p-Kanaltransistor 263 und einem n-Kanaltransistor 264 aufgebaut sein kann, die so verbunden sind, dass ein Auslöseknotenpunkt bzw. Knoten 265 definiert ist. Somit fungiert der Transistor 263 als ein Widerstand, wenn eine Spannungsdifferenz zwischen einem Sourceanschluss 263s und einem Gateanschluss 263g ungefähr bei oder über der Schwellwertspannung des Transistor 263 liegt. Die Schwellwertspannung repräsentiert diejenige Spannung, bei der ein Source/Drain-Pfad des Transistors 263 einen leitenden Kanal ausbildet, dessen Widerstand im Wesentlichen konstant ist für moderat geringe Spannungen VDD. Somit weist unterhalb der Schwellwertspannung des Transistor 263 die Auslösestufe 260 eine große RC-Konstante auf, die im Wesentlichen durch Leckströme des Transistors 263 und der Kapazität des Transistors 240 definiert ist, wie dies zuvor erläutert ist.
  • Die Auslöseschaltung 240 umfasst ferner eine erste Inverterstufe 270, eine zweite Inverterstufe 280 und eine dritte Inverterstufe 290, die in Reihe geschaltet sind. D. h., ein Ausgang der ersten Inverterstufe 270 ist mit einem Eingang der zweiten Inverterstufe 280 verbunden, wodurch ein erster Knotenpunkt N1 definiert ist. In ähnlicher Weise ist ein Ausgang der zweiten Inverterstufe 280 mit einem Eingang der dritten Inverterstufe 290 verbunden, wodurch ein zweiter Knoten N2 definiert ist. Des weiteren ist ein Ausgang der Inverterstufe 290 mit dem Steueranschluss 251 verbunden. Wie zuvor erläutert ist, können die Inverter 270, 280 und 290 auf der Grundlage einer Schaltungsgestaltung unter Anwendung von p-Kanaltransistoren und n-Kanaltransistoren gebildet sein, ohne dass platzraubende Widerstandsstrukturen vorgesehen werden, um damit eine effiziente Gesamtschaltungsstruktur für die Schaltung 200 zu erreichen. Des weiteren können die Inverterstufen 270, 280 und 290 so gestaltet sein, dass beim Auftreten eines Spannungssignals an der ersten Versorgungsspannungsleitung 201 mit einer Anstiegszeit von ungefähr 100 ns oder weniger, wie sie typisch ist für ESD-Ereignisse, die Anstiegszeit T1 R des Knotens N1 inhärent kleiner ist im Vergleich zu einer Anstiegszeit T2 R des Knotens N2. Beispielsweise können entwurfsspezifische Eigenschaften verwendet werden, beispielsweise der Spannungsklemmeigenschaften beim Heraufziehen und/oder Herabziehen in den einzelnen Inverterstufen 270, ..., 290 die Schwellwertspannungen der jeweiligen Transistorelemente, die darin enthalten sind, und dergleichen verwendet werden, um damit das gewünschte Verhalten für Spannungen bei VDD mit einer großen Flankensteilheit zu erhalten.
  • Folglich kann das Funktionsverhalten der Inverterstufen 270, 280, 290 durch entwurfsspezifische Eigenschaften definiert werden und kann daher in geeigneter Weise in den eigentlichen Fertigungsprozess implementiert werden und kann auch zu einem geeigneten Verhalten während der Simulation und Verifizierung der Schaltung 200 führen. Weiterhin sind die Inverterstufen 270, ..., 290 so gestaltet, dass für ein Spannungssignal auf der Versorgungsspannungsleitung 201 mit einer moderat „langen" Anstiegszeit von ungefähr 200 ns oder mehr, die Anstiegszeit T1 R am Knoten N2 länger ist im Vergleich zu Anstiegszeit T2 am Knoten N2, so dass in dieser Situation der Knoten N2 schnell aufgeladen wird als der Knoten N1.
  • 2b zeigt schematisch ein Zeitablaufdiagramm, das qualitativ die Situation für ein schnell ansteigendes Signal bei VDD zeigt, wie es typischerweise während ESD-Ereignissen auftritt. In diesem Falle steigt ein Signal an der ersten Versorgungsspannungsleitung 210 innerhalb eines Zeitintervalls von ungefähr 100 ns und deutlich weniger an, wie dies durch die kurve A gezeigt ist. Daher kann die Auslösestufe 260 auf die Spannung VDD reagieren, indem der „Kondensator" 264 geladen wird, wenn die entsprechende Schwellwertspannung VT des Transistors 263 überschritten ist, wie dies durch die Kurve B angedeutet wird. Der Einfachheit halber ist die Schwellwertspannung VT als ein relativ hoher Wert dargestellt. Andererseits führt die ansteigende Spannung VDD gemäß dem Funktionsverhalten, wie es in Bezug auf 2a beschrieben ist, zu einer Zunahme der Spannung an den Knoten N1 und N2, beispielsweise über die jeweiligen p-Kanaltransistoren der Inverterstufen 270, 280, wie dies nachfolgend beschrieben ist. Beispielsweise kann die Kurve C, die die Spannung am Knoten N2 repräsentiert, etwa mit einer geringen Steigung im Vergleich zu einer Spannung am Knoten N1 ansteigen, die durch die Kurve D repräsentiert ist, was beispielsweise durch geeignetes Einstellen der Durchlassströme der jeweiligen Inverterstufen erreicht werden kann. Es sollte beachtet werden, dass auch entsprechende Schwellwertspannungen der Transistoren geeignet eingestellt werden können, um das gewünschte Verhalten zu erhalten. Folglich hält die leicht höhere Spannung am Knoten N1 die Spannung am Knoten N2 auf einem tiefen Pegel, woraus sich ein hoher Pegel an der letzten Inverterstufe 290 ergibt, was zu einem Einschalten der Leistungsklemme 250 führt, wodurch ein Entladungspfad über den Drain/Source-Pfad 252 geschaffen wird. Somit wird in diesem Falle das gewünschte ESD-Verhalten erreicht.
  • 2c zeigt schematisch die Situation für ein langsam ansteigendes Spannungssignal an der Versorgungsspannungsleitung 201, wie es qualitativ durch die Kurve A repräsentiert ist, wobei angenommen wird, dass nach einem Zeitintervall von ungefähr 100 ns und deutlich länger die Spannung VDD ihren eingeschwungenen Zustand erreicht hat. Somit kann im Vergleich zu der in 2b gezeigten Situation die Spannung VDD, die durch die Kurve A repräsentiert wird, als ein Signal betrachtet werden, das eine moderat geringe Anstiegszeit aufweist. Die Auslösestufe 260 besitzt eine sehr hohe RC-Zeitkonstante, bis VDD die Schwellwertspannung des entsprechenden Transistors 261 erreicht hat, wie dies zuvor erläutert ist. In dieser Situation steigt jedoch auf Grund der geeigneten Gestaltung der Inverterstufen 270, ... 290, wie dies zuvor beschrieben ist, die Spannung an dem Knoten N2, die durch die Kurve C repräsentiert ist, schneller an, beispielsweise indem Transistoren mit einer geringeren Schwellwertspannung in der Inverterstufe 280 im Vergleich zur Stufe 270 vorgesehen sind, so dass das Aufladen des Knotens N2 früher beginnt im Vergleich zum Knoten N1, obwohl die Inverterstufe 270 eine höhere Stromtreiberfähigkeit aufweisen kann, wie dies zuvor erläutert ist. Folglich steuert der Knoten N2 die Inverterstufe 290 so an, dass deren Ausgang und damit der Steueranschluss 250 auf einem tiefen Pegel bleiben, wodurch das Durchschalten des Drain/Source-Pfads 252 vermieden wird. Folglich kann während der anfänglichen Phase des Spannungsanstiegs an der Versorgungsspannungsleitung 201 eine fehlerhafte Auslösung bzw. Ansteuerung der Leistungsausgangsklemme 250 vermieden werden.
  • 2d zeigt schematisch die ESD-Schutzschaltung 230 gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen, in denen die anfänglich erzeugte Ungleichheit zwischen dem unterschiedlichen Ladungsverhalten an den Knoten N1 und N2 während einer normalen Einschaltsituation, wie sie in 2c gezeigt ist, stabilisiert werden kann. Zu diesem Zweck wird eine positive Rückkopplungsschleife 274 zwischen der Inverterstufe 280, d. h. dem Ausgangsknoten N2 und der Inverterstufe 270 eingerichtet, um damit den Knoten N1 auf tiefen Pegel während des Zeitintervalls nach dem anfänglichen Einschaltereignis zu halten, bis die Auslöseschaltung 260 das gewünschte Verhalten zeigt, um damit den Ausgangsknoten N1 auf einen tiefen Pegel zu zwingen. Zu diesem Zweck kann die Inverterstufe 270 so betrachtet werden, dass sie einen p-Kanaltransistor 271 und einen n-Kanaltransistor 272 aufweist, wobei der Widerstand des p-Kanaltransistors 271 als ein steuerbarer „Widerstand" angenommen werden kann, wovon zumindest ein Teil durch die Spannung von N2 gesteuert ist, die über die Schleife 274 zurückgespeist wird. Beispielsweise kann, wie gezeigt ist, ein „variabler Widerstand" 273 in dem Strompfad zwischen der Versorgungsspannungsleitung 201 und dem Ausgangsknoten N1 vorgesehen werden, wodurch eine Verlangsamung des Aufladens des Knotens N1 erreicht wird, wenn der „Widerstand" 273 einen hohen Widerstandswert besitzt. In diesem Sinne kann eine positive Rückkopplung als ein Mechanismus betrachtet werden, in welchem die Schleife 274 einen größeren „Widerstand" des „Widerstandselements" 273 bewirkt, wenn eine Spannung bei N2 ansteigt, während eine abnehmende Spannung bei N2 zu einem geringeren Widerstandswert des „Widerstands" 273 führt. Wenn somit die Spannung am Knoten N2 ansteigt, erhöht sich auch der Widerstandswert des „Widertands" 273, wodurch das Aufladen des Knotens N1 weiter verringert wird. Schließlich erreicht der Knoten N1 das Potential VSS, wodurch N2 an die ansteigende Spannung VDD geklemmt wird. Somit wird ein stabiles Verhalten der Ausgangsknoten N1 und N2 erreicht, bis schließlich die Auslösespannung am Knoten 265 den Knoten N1 auf einem tiefen Pegel halt, die in der konventionellen Auslöseschaltung, etwa der Auslöseschaltung 130 mit einem Widerstand in der Auslösestufe 160, wie sie zuvor beschrieben ist.
  • 2e zeigt schematisch die ESD-Schutzschaltung 230 gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen. Wie gezeigt wird in der ersten Inverterstufe 270 die positive Rückkopplung mittels eines p-Kanaltransistors 273 erreicht, der mit seinem Source/Drain-Pfad 273s zwischen dem Ausgangsknoten N1 und einem Source/Drain-Pfad 271s des p-Kanaltransistors 271 angeschlossen ist. Ferner ist ein Gate 273g mit dem Ausgangsknoten N2 der zweiten Inverterstufe 280 verbunden. Somit wird das gewünschte positive Rück kopplungsverhalten in der zuvor beschriebenen Weise erreicht. Die Inverterstufe 280 kann ferner einen p-Kanaltransistor 281 und einen n-Kanaltransistor 282 aufweisen, wobei ein erster Feldeffektransistor, d. h. ein p-Kanaltransistor 231 mit seinem Source/Drain-Pfad 231s zwischen der Versorgungsspannungsleitung 201 und einem Transistor 281 angeschlossen ist, während das Gate 231g mit dem Steuereingang 251 verbunden. Ferner ist ein zweiter p-Kanaltransistor 232 mit seinem Source/Drain-Pfad 232s mit dem Ausgangsknoten N2 der zweiten Stufe 280 verbunden, während ein Gate 232g mit dem Steuereingang 251 verbunden ist.
  • Somit reagiert die ESD-Schutzschaltung 230 während eines ESD-Ereignisses oder einer anderen schnell ansteigenden Spannung an der Versorgungsspannungsleitung 201 in der folgenden Weise. Anfänglich sind alle Knotenspannungen in der Schaltung 0. Beim Anlegen der schnell ansteigenden Spannung an der Versorgungsspannungsleitung 201 wird der Knoten N1 schneller aufgeladen als der Knoten N2, wie dies zuvor erläutert ist, wodurch eine ansteigende Spannung erzeugt wird, die bewirkt, dass die Spannung am Knoten N2 über den n-Kanaltransistor 282 abnimmt. in diesem Falle wird die Steuerspannung für den Rückkopplungstransistor 273 ebenfalls herabgezogen, wodurch der Gesamtwiderstand in dem Strompfad, der den Knoten N1 auflädt, weiter verringert wird, so dass schließlich N1 sich auf die Spannung einstellt, die aktuell an der Versorgungsspannungsleitung 201 auftritt, wenn der Knoten N2 auf die Spannung der Versorgungsspannungsleitung 202, d. h. VSS, geklemmt wird. Folglich bleibt der Leistungsklemmtransistor 250 zuverlässig eingeschaltet, wir dies gewünscht ist.
  • Während eines normalen Einschaltmodus wird der Knoten N2 auf eine geringfügig höhere Spannung im Vergleich zum Knoten N1 über die Transistoren 231 und 281 und auch über den Transistor 232 aufgeladen, wie dies zuvor erläutert ist. Wiederum führt die positive Rückkopplung, die durch den Transistor 273 bewirkt wird, zu einer Stabilisierung, da die ansteigende Spannung bei N2 das Aufladen des Knotens N1 weiter verlangsamt, woraus sich eine Stabilisierung von N1 bei VSS ergibt, während N2 die Spannung von VDD annimmt, wodurch zuverlässig der Leistungsklemmtransistor 250 in seinem ausgeschalteten Zustand bleibt, wie dies gewünscht ist.
  • Somit kann ein verbessertes Leistungsverhalten der Schaltung 200 während standardmäßiger Einschaltsituationen erreicht werden, obwohl Widerstandsstrukturen durch Feldeffekttransistoren realisiert sind.
  • Es sollte beachtet werden, dass die Schaltung 200 auf der Grundlage gut etablierter Techniken hergestellt werden kann, so dass ein vorhersagbares und zuverlässiges Funktionsverhalten erreicht wird, wie dies zuvor erläutert ist. Beispielsweise können die jeweiligen Schaltungselemente, d. h. die p-Kanaltransistoren und n-Kanaltransistoren der Schaltung 200 auf Basis gut etablierter Fertigungstechniken, die auf den betrachteten Technologiestandard angepasst sind, hergestellt werden. Somit kann nach dem Entwerfen und dem Verifizieren der Schaltung 200 und insbesondere der ESD-Schutzschaltung 230 ein verbessertes Funktionsverhalten erreicht werden, wobei dennoch eine platzsparende Konfiguration bereitgestellt wird.
  • Weitere Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Offenbarung werden für den Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Daher ist diese Beschreibung als lediglich anschaulich und für die Zwecke gedacht, dem Fachmann die allgemeine Art des Ausführens der vorliegenden Erfindung zu vermitteln.

Claims (20)

  1. Integrierte Schaltung mit: einer ersten Versorgungsspannungsleitung; einer zweiten Versorgungsspannungsleitung; einer Leistungsklemmeinrichtung, die zwischen der ersten und der zweiten Versorgungsspannungsleitung angeschlossen ist; und einer Auslöseschaltung, die mit der Leistungsklemmeinrichtung und der ersten und der zweiten Versorgungsspannungsleitung verbunden ist, wobei die Auslöseschaltung umfasst: ein RC-Element, das auf der Grundlage von Feldeffekttransistoren gebildet ist, eine erste Inverterstufe, die mit dem RC-Element verbunden ist, eine zweite Inverterstufe und eine dritte Inverterstufe, wobei die erste, die zweite und die dritte Inverterstufe in Reihe zu einem Steuereingang der Leistungsklemmeinrichtung geschaltet sind, und wobei die Auslöseschaltung ferner eine Rückkopplungsverbindung von einem Ausgang der zweiten Inverterstufe zu der ersten Inverterstufe aufweist.
  2. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Rückkopplungsverbindung einen Rückkopplungs-p-Kanaltransistor umfasst.
  3. Integrierte Schaltung nach Anspruch 2, wobei ein Ausgangsknoten der ersten Inverterstufe mit einem Drainanschluss eines n-Kanaltransistors der ersten Inverterstufe verbunden ist und wobei der Rückkopplungs-p-Kanaltransistor mit seinem Kanal zwischen dem Ausgangsknoten und einem Drainanschluss eines p-Kanaltransistors der ersten Inverterstufe angeschlossen ist.
  4. Integrierte Schaltung nach Anspruch 3, wobei ein Gateanschluss des Rückkopplungs-p-Kanaltransistors mit einem Ausgangsknoten der zweiten Inverterstufe verbunden ist.
  5. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, wobei eine Anstiegszeit eines Ausgangsknotens der ersten Inverterstufe kleiner ist als eine Anstiegszeit eines Ausgangsknotens der zweiten Inverterstufe bei einer Spannung zwischen der ersten und der zweiten Versorgungsspannungsleitung, die eine Anstiegszeit von ungefähr 100 ns oder weniger besitzt.
  6. Integrierte Schaltung nach Anspruch 5, wobei eine Anstiegszeit des Ausgangsknotens der ersten Inverterstufe größer ist als eine Anstiegszeit des Ausgangsknotens der zweiten Inverterstufe für eine Spannung über der ersten und der zweiten Versorgungsspannungsleitung mit einer Anstiegszeit von ungefähr 200 ns oder mehr.
  7. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, die ferner einen ersten p-Kanaltransistor aufweist, der mit seinem Source/Drain-Pfad zwischen der ersten Versorgungsspannungsleitung und der zweiten Inverterstufe angeschlossen ist, wobei ein Gateanschluss des ersten p-Kanaltransistors mit dem Steuereingang der Leistungsklemmeinrichtung verbunden ist.
  8. Integrierte Schaltung nach Anspruch 7, die ferner einen zweiten p-Kanaltransistor aufweist, der mit seinem Source/Drain-Pfad zwischen einem Ausgangsknoten der zweiten Inverterstufe und der ersten Versorgungsspannungsleitung angeschlossen ist, wobei ein Gateanschluss des zweiten p-Kanaltransistors mit dem Steuereingang der Leistungsklemmeinrichtung verbunden ist.
  9. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Leistungsklemmeinrichtung einen n-Kanaltransistor umfasst.
  10. integrierte Schaltung nach Anspruch 1, die ferner mehrere Eingangs/Ausgangs-Anschlussflächen und eine ESD-Schaltung, die mit den mehreren Eingangs/Ausgangs-Anschlussflächen verbunden ist aufweist und ausgebildet ist, positive Überschussladung zu der ersten Versorgungsspannungsleitung und negative Überschussladung zu der zweiten Versorgungsspannungsleitung abzuführen.
  11. ESD-Schutzschaltung mit: einem Auslöseknoten, der durch einen p-Kanaltransistor und einen n-Kanaltransistor gebildet ist; einer ersten Inverterstufe, einer zweiten Inverterstufe und einer dritten Inverterstufe, die in Reihe geschaltet sind, wobei ein Eingang der ersten Inverterstufe mit dem Auslöseknoten verbunden ist; einem n-Kanalleistungsklemmtransistor mit einem Drain-/Source-Pfad, der zwischen einer ersten Versorgungsspannungsleitung und einer zweiten Versorgungsspannungsleitung angeschlossen ist und einen Gateanschluss besitzt, der mit einem Ausgang der dritten Inverterstufe verbunden ist; und einem Rückkopplungs-p-Kanaltransistor, der mit der ersten und der zweiten Inverterstufe verbunden ist, um ein positives Rückkopplungssignal bereitzustellen.
  12. ESD-Schutzschaltung nach Anspruch 11, wobei der Rückkopplungs-p-Kanaltransistor einen Source/Drain-Pfad aufweist, der mit einem p-Kanaltransistor der ersten Inverterstufe und mit einem Ausgang der ersten Inverterstufe verbunden ist.
  13. ESD-Schutzschaltung nach Anspruch 12, wobei der Ausgang der ersten Inverterstufe eine schnellere Anstiegszeit als ein Ausgang der zweiten Inverterstufe bei einem Auslösesignal aufweist, das eine Anstiegszeit von ungefähr 100 ns oder weniger besitzt.
  14. ESD-Schutzschaltung nach Anspruch 13, wobei der Ausgang der ersten Inverterstufe eine geringere Anstiegszeit als der Ausgang der zweiten Inverterstufe aufweist bei einem Auslösesignal mit einer Anstiegszeit, die ungefähr 200 ns oder mehr beträgt.
  15. ESD-Schutzschaltung nach Anspruch 11, die ferner einen ersten p-Kanaltransistor mit einem Source/Drain-Pfad aufweist, der zwischen der ersten Versorgungsspannungsleitung und der zweiten Inverterstufe angeschlossen ist, wobei ein Gateanschluss des ersten p-Kanaltransistors mit dem Gateanschluss des n-Kanalleistungsklemmtransistors verbunden ist.
  16. ESD-Schutzschaltung nach Anspruch 15, die ferner einen zweiten p-Kanaltransistor aufweist mit einem Source/Drain-Pfad, der zwischen der ersten Versorgungsspannungsleitung und einem Ausgang der zweiten Inverterstufe angeschlossen ist, wobei ein Ga teanschluss des zweiten p-Kanaltransistors mit dem Gateanschluss des n-Kanalleistungsklemmtransistors verbunden ist.
  17. Integrierte Schaltung mit: einer Schutzschaltung, die ausgebildet ist, eine erste Versorgungsspannungsleitung mit einer zweiten Versorgungsspannungsleitung zu verbinden, wobei die Schutzschaltung umfasst: mehrere p-Kanaltransistoren und n-Kanaltransistoren, die so verbunden sind, dass sie eine Auslöseschaltung mit einer Auslösestufe, einer ersten Inverterstufe, einer zweiten Inverterstufe und einer dritten Inverterstufe bilden, wobei ein Ausgang der ersten Inverterstufe eine schnellere Anstiegszeit als ein Ausgang der zweiten Inverterstufe bei einem an die erste Versorgungsspannungsleitung angelegten Spannungssignal mit einer Anstiegszeit von 100 ns oder weniger aufweist und wobei der Ausgang der ersten Inverterstufe eine geringere Anstiegszeit als der Ausgang der zweiten Inverterstufe bei einem an die erste Versorgungsspannungsleitung angelegten Spannungssignal mit einer Anstiegszeit von ungefähr 200 ns oder mehr besitzt; und einem n-Kanalleistungsklemmtransistor, der mit der Auslöseschaltung verbunden ist.
  18. Integrierte Schaltung nach Anspruch 17, wobei die Schutzschaltung ausschließlich aus Transistorelementen aufgebaut ist.
  19. Integrierte Schaltung nach Anspruch 18, die ferner eine positive Rückkopplungsstufe, die zwischen der ersten und der zweiten Inverterstufe eingeschlossen ist, aufweist.
  20. Integrierte Schaltung nach Anspruch 19, wobei die positive Rückkopplungsstufe einen p-Kanaltransistor aufweist.
DE102008006963.9A 2008-01-31 2008-01-31 ESD-Leistungsklemmeinrichtung mit stabiler Einschaltfunktion Expired - Fee Related DE102008006963B4 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008006963.9A DE102008006963B4 (de) 2008-01-31 2008-01-31 ESD-Leistungsklemmeinrichtung mit stabiler Einschaltfunktion
US12/186,630 US8969914B2 (en) 2008-01-31 2008-08-06 ESD power clamp with stable power start up function

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008006963.9A DE102008006963B4 (de) 2008-01-31 2008-01-31 ESD-Leistungsklemmeinrichtung mit stabiler Einschaltfunktion

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102008006963A1 true DE102008006963A1 (de) 2009-08-27
DE102008006963B4 DE102008006963B4 (de) 2015-07-30

Family

ID=40896416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008006963.9A Expired - Fee Related DE102008006963B4 (de) 2008-01-31 2008-01-31 ESD-Leistungsklemmeinrichtung mit stabiler Einschaltfunktion

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8969914B2 (de)
DE (1) DE102008006963B4 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8649137B2 (en) 2011-10-20 2014-02-11 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor device and method of forming same for ESD protection
JP2016521249A (ja) * 2012-07-12 2016-07-21 フォレスト ラボラトリーズ ホールディングス リミテッド リナクロチド組成物
US20180287377A1 (en) * 2015-09-29 2018-10-04 Tdk Corporation Electrostatic Discharge Protection Device and Circuit Apparatus
CN108922886B (zh) * 2018-08-24 2021-11-02 电子科技大学 一种基于soi工艺的rc电路触发双向esd保护电路
JP7396774B2 (ja) * 2019-03-26 2023-12-12 ラピスセミコンダクタ株式会社 論理回路
CN113452004B (zh) * 2020-03-26 2022-09-27 长鑫存储技术有限公司 静电保护电路及全芯片静电保护电路

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050018370A1 (en) * 2003-07-24 2005-01-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor integrated circuit device
US20060039093A1 (en) * 2004-08-20 2006-02-23 International Business Machines Corporation An esd protection power clamp for suppressing esd events occurring on power supply terminals
US7027275B2 (en) * 2003-01-10 2006-04-11 Texas Instruments Incorporated Electrostatic discharge protection circuit with feedback enhanced triggering
US20070171587A1 (en) * 2006-01-26 2007-07-26 Chien-Ming Lee Esd protection circuit with feedback technique

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4494997A (en) * 1983-06-15 1985-01-22 Westinghouse Electric Corp. Ion implant mask and cap for gallium arsenide structures
JPH05291887A (ja) * 1992-04-07 1993-11-05 Oki Micro Design Miyazaki:Kk シミットトリガ回路
US6552886B1 (en) * 2000-06-29 2003-04-22 Pericom Semiconductor Corp. Active Vcc-to-Vss ESD clamp with hystersis for low supply chips
US20050205963A1 (en) * 2004-03-16 2005-09-22 Johnson David A Integrated anneal cap/ ion implant mask/ trench isolation structure for III-V devices
US7203045B2 (en) * 2004-10-01 2007-04-10 International Business Machines Corporation High voltage ESD power clamp
US7692905B2 (en) * 2006-11-28 2010-04-06 Smartech Worldwide Limited Electrostatic discharge protection circuit for output buffer
US7782580B2 (en) * 2007-10-02 2010-08-24 International Business Machines Corporation Stacked power clamp having a BigFET gate pull-up circuit

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7027275B2 (en) * 2003-01-10 2006-04-11 Texas Instruments Incorporated Electrostatic discharge protection circuit with feedback enhanced triggering
US20050018370A1 (en) * 2003-07-24 2005-01-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor integrated circuit device
US20060039093A1 (en) * 2004-08-20 2006-02-23 International Business Machines Corporation An esd protection power clamp for suppressing esd events occurring on power supply terminals
US20070171587A1 (en) * 2006-01-26 2007-07-26 Chien-Ming Lee Esd protection circuit with feedback technique

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008006963B4 (de) 2015-07-30
US8969914B2 (en) 2015-03-03
US20090197377A1 (en) 2009-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19533958C2 (de) Schutzschaltung gegen elektrostatische Entladungen enthaltend eine Kondensatorschaltung
DE102007040875B4 (de) Schaltungsanordnung zum Schutz vor elektrostatischen Entladungen und Verfahren zum Betreiben einer solchen
DE102011056317B4 (de) Halbleiter-ESD-Schaltung und Verfahren
DE19518550C2 (de) Eingangsschutzschaltung für eine MOS-Einrichtung
DE112005001698B4 (de) Leistungszufuhr-Clamp-Schaltung, integrierte Schaltungsanordnung und Verfahren zum Bereitstellen eines elektrostatischen Entladungsschutzes
DE10214068B4 (de) ESD-Schutzschaltung für Radiofrequenz-Ausgangsanschlüsse in einer integrierten Schaltung
DE102008006963B4 (de) ESD-Leistungsklemmeinrichtung mit stabiler Einschaltfunktion
DE3806951C2 (de) Integrierte Schaltung mit CMOS-Strukturen für zwei Versorgungsspannungen
DE102018208547B4 (de) Schutzeinrichtung für elektrostatische Entladung
DE102008054502A1 (de) ESD Schutzschaltung
EP0217065B1 (de) Integrierte Schaltung in komplementärer Schaltungstechnik mit einem Substratvorspannungs-Generator
DE10216015A1 (de) Überspannungsschutzschaltung
DE10228337A1 (de) Halbleitervorrichtung mit einer ESD-Schutzvorrichtung
DE19740125C2 (de) Schaltung zum Entladungsschutz integrierter Schaltkreise mit einem steuerbaren Siliziumgleichrichter und einem MOS-Transistor als Schutzelemente
DE60005259T2 (de) Einzelgatteroxid Tiefsetzstellerschaltkreis mit Überspannungsschutz
DE60122626T2 (de) Halbleiter-Überstrombegrenzer
EP1189284A1 (de) Anordnung zur Verbesserung des ESD-Schutzes bei einem CMOS Buffer
DE102006008284B3 (de) Schaltung mit einer Anordnung zur Detektion einer unterbrochenen Anschlussleitung
DE102006026691B4 (de) ESD-Schutzschaltung und -verfahren
DE19852453A1 (de) Verfahren zum Schützen von Chips für gemischte Signale vor einer elektrostatischen Entladung
DE102004055057A1 (de) Ausgangsschaltung
EP1146560B1 (de) ESD-Latch-up-Schutzschaltung für eine integrierte Schaltung
DE10250154A1 (de) Schaltereinheit für ein Schaltnetzteil
DE69626289T2 (de) Stromsteuerungsschnitstellenschaltung
DE60220828T2 (de) Gegenüber polaritätsumkehr tolerante elektrische schaltung zum esd-schutz

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: GLOBALFOUNDRIES INC., GRAND CAYMAN, KY

8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: GRUENECKER, KINKELDEY, STOCKMAIR & SCHWANHAEUSSER,

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee