DE102013103076A1

DE102013103076A1 - Selektives strompumpen zum verbessern der niederspannungs-esd-begrenzung unter verwendung von hochspannungsbauelementen

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Publication number: DE102013103076A1
Application number: DE201310103076
Authority: DE
Inventors: Mayank Shrivastava; Christian Russ; Harald Gossner
Original assignee: Intel Mobile Communications GmbH
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2033-03-27
Also published as: CN107424988B; DE102013103076B4; CN103367357B; CN103367357A; CN107424988A; CN103368158A; DE102013103082A1; CN103368158B

Abstract

Einige Ausführungsformen betreffen ein ESD-Schutzbauelement (Electrostatic Discharge – elektrostatische Entladung), um eine Schaltung vor einem ESD-Ereignis zu schützen. Das ESD-Schutzbauelement enthält ein erstes und zweites Auslöseelement. Beim Detektieren eines ESD-Impulses liefert das erste Auslöseelement ein erstes Auslösesignal mit einer ersten Impulslänge. Das zweite Auslöseelement liefert beim Detektieren des ESD-Impulses ein zweites Auslösesignal mit einer zweiten Impulslänge. Die zweite Impulslänge ist von der ersten Impulslänge verschieden. Ein primäres Nebenschlusselement leitet Leistung des ESD-Impulses auf der Basis des ersten Auslösesignals weg von der elektrostatisch gefährdeten Schaltung. Ein Stromsteuerelement pumpt auf den ESD-Impuls zurückzuführenden Strom selektiv in ein Substrat des primären Nebenschlusselements auf der Basis des zweiten Auslösesignals.

Description

Ein ESD-Impuls (ESD – Electrostatic Discharge – elektrostatische Entladung) ist eine plötzliche und unerwartete Spannungsentladung und/oder eine plötzliche und unerwartete Stromentladung, die Energie von einem äußeren Körper wie etwa beispielsweise von einem menschlichen Körper zu einem Elektronikbauelement überträgt. ESD-Impulse können Elektronikbauelemente beschädigen, beispielsweise durch „Durchbrennen“ eines Gateoxids eines Transistors in Fällen von Hochspannung oder durch „Schmelzen“ eines aktives Gebietsbereichs eines Bauelements im Fall eines Starkstroms, was einen Übergangsausfall bewirkt.
Wie unten ausführlicher gewürdigt werden wird, betrifft die vorliegende Offenbarung verbesserte ESD-Schutztechniken.
In verschiedenen Ausführungsformen wird eine ESD-Schutzschaltung bereitgestellt, die Folgendes aufweist: ein erstes Auslöseelement, das eingerichtet ist, beim Detektieren eines ESD-Impulses ein erstes Auslösesignal bereitzustellen; ein zweites Auslöseelement, das eingerichtet ist, beim Detektieren des ESD-Impulses ein zweites Auslöseelement bereitzustellen; ein primäres Nebenschlusselement, das eingerichtet ist, auf der Basis des ersten Auslösesignals Leistung des ESD-Impulses nebenzuschließen; und ein Stromsteuerelement, das eingerichtet ist, auf der Basis des zweiten Auslösesignals einen auf den ESD-Impuls zurückzuführenden Strom selektiv in ein Substrat des primären Nebenschlusselements zu pumpen.
In einer Ausgestaltung kann das Stromsteuerelement einen Stromschalter aufweisen, der eingerichtet ist, auf den ESD-Impuls zurückzuführenden Strom selektiv in das Substrat des primären Nebenschlusselements zu pumpen, wenn das zweite Auslösesignal deaktiviert wird, und weiterhin eingerichtet ist zum selektiven Nebenschließen von Strom, wenn das zweite Auslösesignal angelegt wird.
In noch einer Ausgestaltung kann eine Impulslänge des ersten Auslösesignals von einer Impulslänge des zweiten Auslösesignals verschieden sein.
In noch einer Ausgestaltung kann eine Impulslänge des ersten Auslösesignals gleich einer Impulslänge des zweiten Auslösesignals sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die ESD-Schutzschaltung ferner aufweisen: eine primäre Pumpe in Reihe mit dem Stromsteuerelement; wobei vorzugsweise die primäre Pumpe einen DeMOS-Transistor (Drain-extended MOS-Transistor) mit einer an einen Ausgang des ersten Auslöseelements gekoppelten Gateelektrode aufweist.
In noch einer Ausgestaltung kann das Stromsteuerelement einen Stromteiler aufweisen, der eingerichtet ist, auf der Basis des zweiten Auslösesignals einen auf den ESD-Impuls zurückzuführenden Strom selektiv nebenzuschließen.
In noch einer Ausgestaltung kann der Stromteiler Folgendes aufweisen: ein sekundäres Pumpelement mit einem an einen Ausgang des sekundären Auslöseelements gekoppelten Steueranschluss, wobei das sekundäre Pumpelement eingerichtet ist, auf den ESD-Impuls zurückzuführenden Strom auf der Basis des sekundären Auslösesignals selektiv in das Substrat des primären Nebenschlusselements zu pumpen.
In noch einer Ausgestaltung kann der Stromteiler ferner Folgendes aufweisen: ein sekundäres Nebenschlusselement mit einem an einen Ausgang des zweiten Auslöseelements gekoppelten Steueranschluss, wobei das sekundäre Nebenschlusselement eingerichtet ist, auf den ESD-Impuls zurückzuführenden Strom auf der Basis des zweiten Auslösesignals selektiv nebenzuschließen.
In noch einer Ausgestaltung können das sekundäre Pumpelement und das sekundäre Nebenschlusselement jeweils einen DeMOS-Transistor aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung können der Stromteiler und das primäre Nebenschlusselement eingerichtet sein, auf den ESD-Impuls zurückzuführenden Strom auf der Basis des ersten und zweiten Auslösesignals gleichzeitig nebenzuschließen.
In noch einer Ausgestaltung kann das primäre Nebenschlusselement einen Drain-extended-Transistor aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsformen wird eine ESD-Schutzschaltung bereitgestellt, die elektrisch mit einem ersten Schaltungsknoten und einem zweiten Schaltungsknoten verbunden ist, aufweisend: einen ersten Stromweg, der sich zwischen dem ersten Schaltungsknoten und dem zweiten Schaltungsknoten erstreckt und ein erstes Auslöseelement enthält; einen zweiten Stromweg, der sich zwischen dem ersten Schaltungsknoten und dem zweiten Schaltungsknoten erstreckt und ein zweites Auslöseelement enthält; und einen dritten Stromweg, der sich zwischen dem ersten und dem zweiten Schaltungsknoten erstreckt und parallel zu dem ersten Stromweg und dem zweiten Stromweg angeordnet ist, wobei der dritte Stromweg ein primäres Nebenschlusselement enthält, um Energie eines ESD-Ereignisses auf der Basis eines ersten Auslösesignals von dem ersten Auslöseelement selektiv von dem ersten Schaltungsknoten zu dem zweiten Schaltungsknoten nebenzuschließen; und einen vierten Stromweg, der sich zwischen dem ersten Schaltungsknoten und dem zweiten Schaltungsknoten erstreckt und parallel zu dem ersten Stromweg und dem zweiten Stromweg angeordnet ist, wobei der vierte Stromweg ein Stromsteuerelement enthält, um einen Strom von dem ersten Schaltungsknoten auf der Basis eines zweiten Auslösesignals von dem zweiten Auslöseelement selektiv zu dem zweiten Schaltungsknoten nebenzuschließen.
In einer Ausgestaltung kann das Stromsteuerelement ferner eingerichtet sein zum selektiven Pumpen von Strom in ein Substrat des primären Nebenschlusselements auf der Basis des zweiten Auslösesignals.
In noch einer Ausgestaltung kann der vierte Stromweg ferner Folgendes aufweisen: einen primären Pumptransistor mit einer ersten Sourceelektrode oder Drainelektrode, an den ersten Schaltungsknoten gekoppelt, und einer zweiten Sourceelektrode oder Drainelektrode, an das Stromsteuerelement gekoppelt.
In noch einer Ausgestaltung kann ein Steueranschluss des primären Pumptransistors an einen Ausgang des ersten Auslöseelements gekoppelt sein.
In noch einer Ausgestaltung kann das Stromsteuerelement Folgendes aufweisen: einen sekundären Nebenschlusstransistor mit einer ersten Sourceelektrode oder Drainelektrode, an die zweite Sourceelektrode oder Drainelektrode des primären Nebenschlusselements gekoppelt, und mit einer zweiten Sourceelektrode oder Drainelektrode, an den zweiten Schaltungsknoten gekoppelt.
In noch einer Ausgestaltung kann das Stromsteuerelement ein Stromteiler sein, der Folgendes aufweist: einen sekundären Pumptransistor mit einem an einen Ausgang des zweiten Auslöseelements gekoppelten Steueranschluss, mit einer ersten Sourceelektrode oder Drainelektrode, an die erste Sourceelektrode oder Drainelektrode des sekundären Nebenschlusstransistors gekoppelt, und mit einer zweiten Sourceelektrode oder Drainelektrode, an ein Substrat des primären Nebenschlusselements gekoppelt.
In noch einer Ausgestaltung kann die ESD-Schutzschaltung ferner aufweisen: einen Kondensator, wobei der Kondensator einen an den Knoten gekoppelten ersten Kondensatoranschluss aufweist, der den sekundären Pumptransistor an das Substrat des primären Nebenschlusselements koppelt, und einen an Masse gekoppelten zweiten Kondensatoranschluss aufweist.
In noch einer Ausgestaltung kann die ESD-Schutzschaltung eine elektrostatisch gefährdete Schaltung vor einem ESD-Impuls schützen und die elektrostatisch gefährdete Schaltung kann ausgelegt sein zum Arbeiten während des normalen Betriebs bei etwa 5 Volt oder mehr.
In verschiedenen Ausführungsformen wird eine ESD-Schutzschaltung bereitgestellt, die Folgendes aufweist: ein Auslöseelement, eingerichtet zum Anlegen eines Auslösesignals, wenn ein ESD-Impuls detektiert wird; ein Nebenschlusselement zum Nebenschließen von Leistung des ESD-Impulses auf der Basis des Auslösesignals; einen Spannungsaddierer, eingerichtet zum Liefern eines hochtransformierten Auslösesignals auf der Basis des Auslösesignals; und einen Pumptransistor zum Liefern eines Stroms an ein Substrat des Nebenschlusselements auf der Basis des hochtransformierten Auslösesignals, wobei das hochtransformierte Auslösesignal einen dynamischen Spannungspegel aufweist, um eine an den Pumptransistor angelegte Gate-Source-Spannung durch den ESD-Impuls im Wesentlichen konstant zu halten.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum ESD-Schutz bereitgestellt, das Folgendes aufweist: Anlegen eines ersten Auslösesignals für eine erste Impulslänge beim Detektieren eines ESD-Impulses; Anlegen eines zweiten Auslösesignals für eine zweite Impulslänge beim Detektieren des ESD-Impulses, wobei die zweite Impulslänge von der ersten Impulslänge verschieden ist; Wegleiten von Leistung des ESD-Impulses von einer elektrostatisch gefährdeten Schaltung durch ein primäres Nebenschlusselement auf der Basis des ersten Auslösesignals und selektives Pumpen eines auf den ESD-Impuls zurückzuführenden Stroms in ein Substrat des primären Nebenschlusselements auf der Basis des zweiten Auslösesignals.
In einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner Folgendes aufweisen: selektives Wegleiten von Leistung des ESD-Impulses von einer elektrostatisch gefährdeten Schaltung durch ein sekundäres Nebenschlusselement auf der Basis des zweiten Auslösesignals.
In noch einer Ausgestaltung kann Leistung des ESD-Impulses gleichzeitig durch das primäre Nebenschlusselement und das sekundäre Nebenschlusselement von der elektrostatisch gefährdeten Schaltung weggeleitet werden.
In noch einer Ausgestaltung kann die Leistung des ESD-Impulses gleichzeitig durch das primäre Nebenschlusselement und das sekundäre Nebenschlusselement für die ganze zweite Impulslänge und für weniger als die ganze erste Impulslänge von der elektrostatisch gefährdeten Schaltung weggeleitet werden.
In noch einer Ausgestaltung kann das primäre Nebenschlusselement einen Drain-extended-MOS-Transistor aufweisen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
1 zeigt ein ESD-Schutzbauelement, das mit einigen Mängeln behaftet ist.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines ESD-Schutzbauelements mit einem Stromsteuerelement.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines ESD-Schutzbauelements mit einem Stromsteuerelement; als ein Stromteiler implementiert.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines ESD-Schutzbauelements mit einem Stromsteuerelement; als ein Stromschaltelement implementiert.
5A bis 5C zeigen ein Ausführungsbeispiel einer ESD-Schutzschaltung mit einem Stromschaltelement, während sie vor einem ESD-Impuls mit einer Impulslänge von etwa 150 Nanosekunden schützt.
6A bis 6C zeigen ein Ausführungsbeispiel einer ESD-Schutzschaltung mit einem Stromteiler, während sie vor einem ESD-Impuls mit einer Impulslänge von etwa 150 Nanosekunden schützt.
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer ESD-Schutzschaltung, die einen zusätzlichen Kondensator enthält, um ein Substratpumpen zu fördern.
8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines ESD-Schutzbauelements, das einen Spannungsaddierer enthält.
9 zeigt ein Verfahren in Flussdiagrammformat gemäß einiger Ausführungsformen.
10 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines ESD-Schutzbauelements, das ein einzelnes Auslöseelement enthält.
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren beschrieben, wobei gleiche Bezugszahlen durchweg für die Bezugnahme auf gleiche Elemente verwendet werden und wobei die dargestellten Strukturen und Bauelemente nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind.
1 zeigt eine Schaltung 100, die ESD-Schutztechniken verwendet, die weniger als ideal sind. Die Schaltung 100 enthält eine elektrostatisch gefährdete Schaltung 102 und eine ESD-Schutzschaltung 104, die beide elektrisch an einen ersten Schaltungsknoten 106A und einen zweiten Schaltungsknoten 106B gekoppelt sind (z.B. einen Gleichstromversorgungsspannungspin bzw. einen Massepin einer integrierten Schaltung). Die ESD-Schutzschaltung 104 enthält einen ersten Stromweg 108 und einen zweiten Stromweg 110, die sich parallel zwischen dem ersten Schaltungsknoten 106A und dem zweiten Schaltungsknoten 106B erstrecken. Der erste Stromweg 108 enthält ein daran angeordnetes Auslöseelement 111, und der zweite Stromweg 110 enthält ein Nebenschlusselement 112. Eine Substratpumpe 114 ist ausgelegt zum Pumpen des Substrats des Nebenschlusselements 112, um seinen Verstärkungsfaktor während ESD-Ereignissen zu verbessern.
Während des Betriebs detektiert das Auslöseelement 116 eine Spannungs- und/oder Stromspitze, die einen ESD-Impuls 124 anzeigt, und erhöht entsprechend eine Spannung eines Auslösesignals an seinem Ausgang 118. Diese erhöhte Spannung versetzt das Nebenschlusselement 112 und die Substratpumpe 114 in leitende Zustände. Die Substratpumpe 114 lenkt somit etwas Strom des ESD-Impulses 124 über einen Weg 120 in das Substrat des Nebenschlusselements 112, was den Verstärkungsfaktor des Nebenschlusselements 112 zu erhöhen hilft. Wegen des Hochspannungsauslösesignals stellt das Nebenschlusselement 112 nun eine niedrige Impedanz (relativ zu der elektrostatisch gefährdeten Schaltung 102) dar und Leistung des ESD-Impulses 124 strömt über das Nebenschlusselement 112 und weg von der elektrostatisch gefährdeten Schaltung 102, wie durch Pfeil 122 gezeigt.
Wenngleich diese Technik in einiger Hinsicht ausreicht, ist die ESD-Schutzschaltung 104 insofern mit einem Mangel behaftet, als das Nebenschlusselement 112 möglicherweise nicht in der Lage ist, große ESD-Impulse adäquat nebenzuschließen, insbesondere wenn Niederspannungsbauelemente für die Schaltungen 102 und 104 verwendet werden. Falls ein großer ESD-Impuls auftrifft, kann das schnelle Einströmen des ESD-Stroms das Nebenschlusselement 112 „überfluten“, so dass etwas Leistung von dem ESD-Impuls die elektrostatisch gefährdete Schaltung 102 erreichen und einen Schaden verursachen kann. Außerdem kann das Nebenschlusselement 112, falls zu viel Strom durch das Nebenschlusselement 112 pro Flächeneinheit kanalisiert wird, selbst beschädigt werden.
Deshalb betreffen Aspekte der vorliegenden Offenbarung ESD-Schutztechniken, die immer noch ein Substratpumpen bereitstellen, um den Verstärkungsfaktor eines Nebenschlusselements zu erhöhen, während auch ein erhöhtes Nebenschließen von Strom relativ zu herkömmlichen Ansätzen gestattet wird. Somit liefern diese Techniken einen zuverlässigen Schutz vor ESD-Impulsen, wodurch das Erzielen guter Herstellungsausbeuten und einer zuverlässigen Kundenleistung unterstützt wird.
2 zeigt eine beispielhafte ESD-Schutzschaltung 200. Die ESD-Schutzschaltung 200 enthält einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Stromweg 202, 204, 206 bzw. 208, die parallel zwischen dem ersten Schaltungsknoten 106A und dem zweiten Schaltungsknoten 106B verlaufen. Der erste Stromweg 202 enthält ein erstes Auslöseelement 210, der zweite Stromweg 204 enthält ein zweites Auslöseelement 212 und der dritte Stromweg 206 enthält ein primäres Nebenschlusselement 214. Der vierte Stromweg 208 enthält ein Stromsteuerelement 216. Während des Betriebs wird ein niederohmiger Zustand für das primäre Nebenschlusselement 214 durch ein erstes Auslösesignal von einem ersten Auslöseelement 210 ausgelöst. Das Stromsteuerelement 216 ist ausgelegt, auf der Basis eines zweiten Auslösesignals von dem zweiten Auslöseelement 212 selektiv als eine Substratpumpe für das primäre Nebenschlusselement 214 zu wirken und auf der Basis des zweiten Auslösesignals selektiv als ein sekundäres Nebenschlusselement parallel zu dem primären Nebenschlusselement 214 zu wirken. Das erste Auslösesignal und das zweite Auslösesignal weisen in der Regel unterschiedliche Impulslängen und/oder Flanken auf, die versetzt sind.
Bei einigen Ausführungsformen, wie etwa dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel, kann das Stromsteuerelement (z.B. 216 in 2) als ein Stromteiler 302 mit einem Steueranschluss 304 implementiert werden. Wenn kein ESD-Impuls vorliegt, sind das erste Auslöseelement 210 und das zweite Auslöseelement 212 ausgeschaltet, so dass das primäre Nebenschlusselement 214 und der Stromteiler 302 beide hochohmige Zustände zwischen dem ersten Spannungsknoten 106A und dem zweiten Spannungsknoten 106B darstellen. Somit fließt bei Abwesenheit eines ESD-Impulses normale Arbeitsleistung über den ersten Schaltungsknoten 106A und den zweiten Schaltungsknoten 106B zur Schaltung 102. Wenn jedoch ein ESD-Impuls 124 auftrifft, aktivieren das erste Auslöseelement 210 und das zweite Auslöseelement 212 ein erstes Auslösesignal und ein zweites Auslösesignal, die wiederum gleichzeitig das primäre Nebenschlusselement 214 bzw. den Stromteiler 302 aktivieren. In diesem Zustand lenkt der Stromteiler 302 den in den Anschluss 302A fließenden ESD-Strom aus 302B heraus, um das Substrat des primären Nebenschlusselements 214 zu pumpen (wodurch der Verstärkungsfaktor des primären Nebenschlusselements 214 erhöht wird), und lenkt gleichzeitig den in den Anschluss 302A fließenden ESD-Strom aus 302C heraus, um als ein sekundäres Nebenschlusselement zu wirken.
Bei anderen Ausführungsformen wie etwa dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel kann ein Stromsteuerelement (z.B. 216 in 2) als ein Stromschalter 402 implementiert werden, der entweder als eine Substratpumpe für das primäre Nebenschlusselement 214 wirkt oder als ein sekundäres Nebenschlusselement zu einer gegebenen Zeit wirkt, aber nicht als beide gleichzeitig wirkt. Wenn kein ESD-Impuls vorliegt, sind das erste Auslöseelement 210 und das zweite Auslöseelement 212 wieder ausgeschaltet, so dass das primäre Nebenschlusselement 214 einen hochohmigen Zustand darstellt und der Stromschalter 402 auf Position 402B eingestellt ist. Aufgrund der hohen Impedanz, wenn kein ESD-Impuls vorliegt, fließt normale Arbeitsleistung zu der Schaltung 102 über den ersten Schaltungsknoten 106A und den zweiten Schaltungsknoten 106B. Wenn ein ESD-Impuls 124 jedoch auftrifft, aktiviert das erste Auslöseelement 210 das primäre Nebenschlusselement 214. Für einen Teil dieses auftreffenden ESD-Impulses 124 bleibt das zweite Auslöseelement 212 ausgeschaltet, so dass der Stromschalter 402 auf die Position 402B eingestellt bleibt und somit einen auf den ESD-Impuls 124 zurückzuführenden Strom in das Substrat des primären Nebenschlusselements 214 pumpt. Zu einer gewissen Zeit später in dem ESD-Impuls wird das zweite Auslöseelement 212 aktiviert und der Stromschalter 402 ändert seinen Zustand, um Strom zu 402C abzuleiten, wodurch er als ein sekundäres Nebenschlusselement wirkt, das parallel mit dem primären Nebenschlusselement 214 arbeitet und das Substratpumpen des primären Nebenschlusselements 214 beendet.
Die 5A–5C zeigen ein Beispiel, bei dem ein ESD-Bauelement 500 mit einem Stromschalter 502 vor einem ESD-Impuls mit einer Dauer von etwa 150 ns schützt. Wie in 5A gezeigt, bleiben bei Fehlen eines ESD-Impulses 124 das erste Auslöseelement 210 und das zweite Auslöseelement 212 ausgeschaltet und liefern entsprechend niedrige Spannungen an ihren jeweiligen Ausgängen 220, 222. Diese niedrigen Spannungen, die unter Schwellwertspannungen V_TH von DeMOS-Transistoren (Drain-extended MOS) 504, 506, 508 liegen, lassen die DeMOS-Transistoren 504, 506, 508 in nichtleitenden hochohmigen Zuständen. Solange wie kein ESD-Impuls vorliegt, stellen somit der erste bis vierte Weg 202–208 hochohmige Zustände dar, und normale Arbeitsspannungen am ersten Schaltungsknoten 106A und am zweiten Schaltungsknoten 106B fließen im Wesentlichen ungehindert zu der elektrostatisch gefährdeten Schaltung 102. Falls beispielsweise der erste Schaltungsknoten 106A eine 5-Volt-Gleichstromversorgungsspannung führt und der zweite Schaltungsknoten 106B eine 0-Volt-Gleichstromversorgungsspannung führt, erfährt die elektrostatisch gefährdete Schaltung 102 bei Fehlen eines ESD-Impulses 124 eine 5 V-Vorspannung.
5B stellt eine ESD-Schutzschaltung 500 dar, kurz nachdem der ESD-Impuls 124 durch das erste Auslöseelement 210 und das zweite Auslöseelement 212 detektiert worden ist. Als Reaktion auf die Detektion des ESD-Impulses 124 legt das erste Auslöseelement 210 das erste Auslösesignal an den ersten Ausgang 220 an. Das erste Auslösesignal besitzt beim Anlegen einen Spannungspegel, der über den jeweiligen Schwellwertspannungen der primären Pumpe 504 (z.B. DeNMOS) und des primären Nebenschlusselements 508 (z.B. DeNMOS) liegt. Somit versetzt das erste Auslösesignal die primäre Pumpe 504 und das primäre Nebenschlusselement 508 in leitende Zustände, die den ESD-Strom im Allgemeinen nebenschließen, wie durch den Stromweg 512 gezeigt. Für ein erstes Zeitintervall, wenn das erste Auslösesignal angelegt ist, bleibt das zweite Auslösesignal nicht angelegt. Deshalb ist die sekundäre Pumpe 510 leitend und der auf den ESD-Impuls zurückzuführende Strom wird in das Substrat des primären Nebenschlusselements 508 gepumpt, um seinen Verstärkungsfaktor zu erhöhen.
In 5C, zu einem späteren Zeitpunkt während des ESD-Impulses 124, wird das zweite Auslöseelement 212 aktiviert, was bewirkt, dass das zweite Auslösesignal an 222 einen Spannungspegel aufweist, der über der Schwellwertspannung des sekundären Nebenschlusselements 506 liegt. Somit versetzt das zweite Auslösesignal das sekundäre Nebenschlusselement 506 in einen leitenden Zustand und schaltet gleichzeitig die sekundäre Pumpe 510 ab. Weil das sekundäre Nebenschlusselement 506 nun leitend ist, wird etwas auftreffender ESD-Strom auch durch das sekundäre Nebenschlusselement 506 nebengeschlossen, wie durch den Stromweg 514 gezeigt. Auf diese Weise kommt es während eines ersten Abschnitts des ESD-Impulses, wenn das zweite Auslösesignal angelegt wird (z.B. die ersten etwa 20 ns in diesem Beispiel) zum Substratpumpen (5B) und während eines zweiten Abschnitts des ESD-Impulses kommt es zu einem zusätzlichen Nebenschluss von Strom (5C).
Die 6A–6C zeigen eine ESD-Schutzschaltung 600, wo ein Stromteiler 602 (z.B. Stromteiler 216 in 2) ein sekundäres Nebenschlusselement 604 (z.B. DeNMOS) und eine sekundäre Pumpe 606 (z.B. DePMOS) enthält, die wie gezeigt operativ gekoppelt sind. In den 6A–6C ist im Stromteiler 602 auch ein Inverter 608 enthalten. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Ausführungsformen ein DePMOS-Transistor (oder andere Schaltelemente wie etwa MOSFETs, BJTs, usw.) im sekundären Nebenschlusselement 604 anstelle des dargestellten DeNMOS-Transistors substituiert werden könnte, ein DeNMOS-Transistor (oder andere Schaltelemente wie etwa MOSFETs, BJTs usw.) in der sekundären Pumpe 606 anstelle des DePMOS-Transistors substituiert werden könnte und der Inverter 608 nicht in allen Ausführungsformen vorliegen muss. Das Gleiche gilt für die in 5A–5C dargestellte vorausgegangene Ausführungsform. Ein Beispiel, in dem ein ESD-Impuls 124 auftrifft, wird nun unten bezüglich der 6A–6C beschrieben.
6A stellt die ESD-Schutzschaltung 600 vor dem Einsetzen eines ESD-Impulses dar. Weil kein ESD-Impuls vorliegt, bleiben das erste Auslöseelement 210 und das zweite Auslöseelement 212 ausgeschaltet und liefern entsprechend niedrige Spannungen an ihren jeweiligen Ausgängen 220, 222. Diese niedrigen Spannungen, die unter den Schwellwertspannungen V_TH des primären Nebenschlusselements 610 bzw. der primären Pumpe 612 liegen, hinterlassen das primäre Nebenschlusselement 610 und die primäre Pumpe 612 in nichtleitenden hochohmigen Zuständen. Solange kein ESD-Impuls vorliegt, bleibt das primäre Nebenschlusselement 610 somit in einem hochohmigen Zustand („aus“) und normale Arbeitsspannungen am ersten Schaltungsknoten 106A und am zweiten Schaltungsknoten 106B strömen im Wesentlichen unbehindert zu der elektrostatisch gefährdeten Schaltung 102. Falls beispielsweise der erste Schaltungsknoten 106A eine 5-Volt-Gleichstromversorgungsspannung führt und der zweite Schaltungsknoten 106B eine 0-Volt-Gleichstromversorgungsspannung führt, erfährt die elektrostatisch gefährdete Schaltung 102 bei Fehlen eines ESD-Impulses eine 5 V-Vorspannung.
6B stellt eine ESD-Schutzschaltung 600 dar, kurz nachdem der ESD-Impuls 124 durch das erste Auslöseelement 210 und das zweite Auslöseelement 212 detektiert worden ist. Als Reaktion auf die Detektion des ESD-Impulses 124 legen das erste Auslöseelement 210 und das zweite Auslöseelement 212 ein erstes bzw. zweites Auslösesignal am ersten bzw. zweiten Ausgang 220, 222 an. Das erste Auslösesignal am Ausgang 220 weist beim Anlegen einen Spannungspegel auf, der über den jeweiligen Schwellwertspannungen der primären Pumpe 612 (z.B. DeNMOS) und des primären Nebenschlusselements 610 (z.B. DeNMOS) liegt. Somit versetzt das erste Auslösesignal die primäre Pumpe 612 und das primäre Nebenschlusselement 610 in leitende Zustände, was im Allgemeinen den ESD-Strom nebenschließt, wie durch den Stromweg 614 gezeigt.
Analog weist das zweite Auslösesignal am Ausgang 222, wenn es durch das zweite Auslöseelement 212 angelegt wird, einen Spannungspegel auf, der über den Schwellwertspannungen des sekundären Nebenschlusselements 604, des Inverters 608 und der sekundären Pumpe 606 liegt. Somit versetzt das sekundäre Auslösesignal das sekundäre Nebenschlusselement 604 und die sekundäre Pumpe 606 in leitende Zustände. In 6B fließt etwas auftreffender ESD-Strom durch die primäre Pumpe 612 und die sekundäre Pumpe 606 in das Substrat des primären Nebenschlusselements 610, wodurch der Verstärkungsfaktor des primären Nebenschlusselements 610 erhöht und die ESD-Stromableitung entlang des Stromwegs 614 unterstützt wird. Wenn das sekundäre Nebenschlusselement 604 ebenfalls leitend ist, wird außerdem etwas auftreffender ESD-Strom ebenfalls durch das sekundäre Nebenschlusselement 604 nebengeschlossen, wie durch den Stromweg 616 gezeigt. Auf diese Weise wird während eines ersten Abschnitts des ESD-Impulses, wenn das zweite Auslösesignal angelegt ist (z.B. die ersten etwa 20 ns in diesem Beispiel), eine erhöhte Stromableitung relativ zu herkömmlichen Ansätzen ermöglicht. Beispielsweise kann diese Ausführungsform unter der Annahme gleich großer Transistoren eine etwa 50% höhere Stromhandhabung im Vergleich zu herkömmlichen Substratpumpvorschlägen bei einigen Implementierungen bereitstellen.
Das zweite Auslösesignal am Ausgang 222 weist oft eine andere Impulslänge als das erste Auslösesignal am Ausgang 220 auf. Beispielsweise ist die Impulslänge des zweiten Auslösesignals oftmals kürzer als die Länge des ersten Impulssignals. Im Beispiel von 6C (das 20–100 ns nach Messung ab dem Einsetzen des ESD-Impulses darstellt) wurde das zweite Auslösesignal am Ausgang 222 insofern deaktiviert, als sein Spannungspegel nun unter die Schwellwertspannungen des sekundären Nebenschlusselements 604 und der sekundären Pumpe 606 abgefallen ist. Deshalb sind für diese zweite Zeitperiode im ESD-Impuls das sekundäre Nebenschlusselement 604 und die sekundäre Pumpe 606 nun „aus“. Deshalb wird der Strom nicht länger durch die sekundäre Pumpe 606 in das Substrat des primären Nebenschlusselements 610 injiziert, und Strom wird nicht länger über das sekundäre Nebenschlusselement 604 nebengeschlossen, wie zuvor in 6B dargestellt. Dennoch wird der ESD-Strom während dieser Zeitperiode über das primäre Nebenschlusselement 610 geleitet.
7 zeigt eine beispielhafte Darstellung einer ESD-Schutzschaltung 700, wo ein Kondensator 702 hinzugefügt worden ist, um das Pumpen des Substrats des primären Nebenschlusselements 214 zu unterstützen. Der Kondensator 702 kann beispielsweise ein diskreter chipexterner Kondensator oder ein chipinterner Kondensator, der in benachbarten Metall- oder Polyschichten des IC ausgebildet worden ist, sein. Der Kondensator 702 wird während der ersten 20 ns geladen und liefert den Pumpstrom sogar nach der zeitlichen Abschaltung des sekundären Auslöseelements nach 20 ns. Mit anderen Worten hilft er Ladung zum Pumpen über eine Zeitperiode zu speichern und liefert Ladung an die primäre Pumpe.
8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer ESD-Schutzschaltung 800, die einen Spannungsaddierer 802 verwendet. Bei einigen Ausführungsformen kann der Spannungsaddierer 802 als ein Operationsverstärker implementiert sein, der zwei Spannungen an Spannungsaddierereingängen 808, 810 addiert und der an den ersten Spannungsknoten 106A und an den zweiten Spannungsknoten 106B gekoppelt ist. Der Spannungsaddierer 802 begrenzt einen Spannungspotentialanstieg sowohl am Substrat des primären Nebenschlusselements 214 als auch der Sourceelektrode der primären Pumpe 806 aufgrund des Widerstands des Substrats. Dieser ungewünschte Potentialaufbau kann, falls nicht gelöst, Vorspannungsprobleme (z.B. zu wenig Vorspannung) für den primären Pumptransistor 806 verursachen. Zum Begrenzen dieses Spannungspotentialanstiegs legt das Auslöseelement 210 während des Betriebs beim Detektieren einer Spannungs- oder Stromspitze, die einen ESD-Impuls 124 anzeigt, ein Auslösesignal an 804 an. Um eine ungefähr konstante Gate-Source-Spannung V_GS für die primäre Pumpe 806 beizubehalten, addiert der Spannungsaddierer 802 die Spannungen an den Spannungsaddierereingängen 808, 810, um die an die Gateelektrode der primären Pumpe 806 gelieferte Addiererausgangsspannung zu erhöhen. Auf diese Weise wirkt die Ausgangsspannung des Spannungsaddierers 802 als ein herauftransformiertes Auslösesignal, das einen dynamischen Spannungspegel aufweist, der eine im Wesentlichen konstante Gate-Source-Spannung für den Pumptransistor 806 durch einen auftreffenden ESD-Impuls beibehält. Mit anderen Worten kompensiert der Spannungsaddierer 802 einen etwaigen Verlust beim Strom in der primären Pumpe 806, wie dies für ein erhöhtes Sourcepotential der Fall sein würde.
9 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 900 für den ESD-Schutz gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
Bei Schritt 902 beginnt das Verfahren 900 damit, dass das erste Auslöseelement selektiv ein erstes Auslösesignal auf der Basis der Detektion des ESD-Impulses aktiviert. Falls beispielsweise ein ESD-Impuls detektiert wird, kann eine Spannung des ersten Auslösesignals für etwa 100 ns erhöht werden, um der Aktivierung des ersten Auslösesignals zu entsprechen. Die Zeit, für die das erste Auslösesignal angelegt wird, kann von der Größe des ESD-Impulses abhängen und kann je nach Entwurfsbeschränkungen stark variieren. Somit ist das erste Auslösesignal keinesfalls auf eine Impulslänge von 100 ns beschränkt, sondern kann je nach der Implementierung signifikant länger oder kürzer sein.
Bei Schritt 904 geht das Verfahren 900 weiter für das zweite Auslöseelement, um auf der Basis der Detektion des ESD-Impulses ein zweites Auslösesignal selektiv zu aktivieren. Falls beispielsweise ein ESD-Impuls detektiert wird, kann eine Spannung des zweiten Auslösesignals für etwa 20 ns erhöht werden, um der Aktivierung des zweiten Auslösesignals zu entsprechen. Die Zeit, für die das zweite Auslösesignal angelegt wird, kann von der Größe des ESD-Impulses abhängen und kann je nach Entwurfsbeschränkungen stark variieren. Somit ist das zweite Auslösesignal keinesfalls auf eine Impulslänge von 20 ns beschränkt, sondern kann je nach der Implementierung signifikant länger oder kürzer sein. Die Impulslänge des zweiten Auslösesignals unterscheidet sich häufig von der ersten Impulslänge.
Bei Schritt 906 leitet das primäre Nebenschlusselement die Leistung des ESD-Impulses auf der Basis des ersten Auslösesignals weg von einer elektrostatisch gefährdeten Schaltung.
Bei Schritt 908 pumpt die primäre Pumpe einen auf den ESD-Impuls zurückzuführenden Strom auf der Basis des zweiten Auslösesignals selektiv in ein Substrat des primären Nebenschlusselements.
Bei Schritt 910 leitet das sekundäre Nebenschlusselement die auf den ESD-Impuls zurückzuführende Leistung auf der Basis des zweiten Auslösesignals weg von der elektrostatisch gefährdeten Schaltung.
Wenngleich oben bezüglich der Figuren mehrere Ausführungsformen beschrieben worden sind, versteht sich, dass in dieser Beschreibung oder in diesen Figuren nichts den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung auf irgendeine Weise beschränkt. Es werden auch andere Ausführungsformen in Betracht gezogen, die in den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung fallen. Wenngleich die dargestellten Schaltungen bei einigen Ausführungsformen als eine integrierte Schaltung implementiert werden können, können sie beispielsweise bei anderen Ausführungsformen auch als eine Kombination aus diskreten Komponenten implementiert werden. Wenngleich einige Ausführungsformen möglicherweise Elemente als zwischen den ersten und zweiten Schaltungsknoten (z.B. 106A, 106B in 1–5) gekoppelt beschreiben, kann der zweite Schaltungsknoten 106B in einigen Fällen mehrere physisch unterschiedliche Knoten beinhalten, die legal einem einzelnen zweiten Schaltungsknoten äquivalent sind. Beispielsweise kann bei der Ausführungsform von 2 der zweite Schaltungsknoten einem einzelnen IC-Massepin entsprechen, der üblicherweise an das erste Auslöseelement, das zweite Auslöseelement, das Nebenschlusselement und das Stromsteuerelement gekoppelt ist. Bei anderen Ausführungsformen kann das erste Auslöseelement jedoch an einen ersten IC-Massepin gekoppelt sein, das zweite Auslöseelement kann an einen zweiten IC-Massepin gekoppelt sein, der physisch von dem ersten IC-Massepin verschieden ist, das Nebenschlusselement kann an einen dritten IC-Massepin gekoppelt sein und der Stromteiler kann an einen vierten IC-Massepin gekoppelt sein.
Außerdem sind nicht für alle Implementierungen alle dargestellten Elemente erforderlich. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem nur ein Auslöseelement anstatt eines ersten und zweiten Auslöseelements verwendet wird. Bei diesem Beispiel enthält die Substratpumpe ein DeNMOS-Bauelement 1002 und ein DePMOS-Bauelement 1004, die wie gezeigt operativ gekoppelt sind. Selektives Strompumpen basiert nur auf dem ersten Auslösesignal.
Es versteht sich somit, dass einige Ausführungsformen ein ESD-Schutzbauelement zum Schützen einer elektrostatisch gefährdeten Schaltung vor einem ESD-Impuls betreffen. Das ESD-Schutzbauelement enthält ein erstes Auslöseelement, um beim Detektieren eines ESD-Impulses ein erstes Auslösesignal mit einer ersten Impulslänge zu liefern. Das ESD-Schutzbauelement enthält auch ein zweites Auslöseelement, um beim Detektieren des ESD-Impulses ein zweites Auslösesignal mit einer von der ersten Impulslänge verschiedenen zweiten Impulslänge zu liefern. Ein Nebenschlusselement ist ausgelegt, um auf der Basis des ersten Auslösesignals Leistung des ESD-Impulses von der elektrostatisch gefährdeten Schaltung wegzuleiten. Ein Stromteiler ist ausgelegt, auf der Basis des zweiten Auslösesignals einen auf den ESD-Impuls zurückzuführenden Strom selektiv in ein Substrat des Nebenschlusselements zu pumpen.
Andere Ausführungsformen betreffen ein ESD-Schutzbauelement zum Schützen einer elektrostatisch gefährdeten Schaltung, die elektrisch mit dem ersten und zweiten Schaltungsknoten verbunden ist, vor einem ESD-Ereignis. Das ESD-Schutzbauelement enthält einen ersten Stromweg, der sich zwischen dem ersten und zweiten Schaltungsknoten erstreckt und ein daran angeordnetes erstes Auslöseelement enthält. Ein zweiter Stromweg, der ein zweites Auslöseelement enthält, erstreckt sich zwischen dem ersten und zweiten Schaltungsknoten und verläuft parallel zu dem ersten Stromweg. Ein dritter Stromweg erstreckt sich ebenfalls zwischen dem ersten und zweiten Schaltungsknoten und verläuft parallel zum ersten und zweiten Stromweg. Der dritte Stromweg enthält ein Nebenschlusselement zum selektiven Nebenschließen von Energie des ESD-Ereignisses von dem ersten Schaltungsknoten zu dem zweiten Schaltungsknoten auf der Basis eines ersten Auslösesignals von dem ersten Auslöseelement. Ein vierter Stromweg erstreckt sich zwischen dem ersten und zweiten Schaltungsknoten parallel zum ersten und zweiten Stromweg. Der vierte Stromweg enthält einen Stromteiler zum selektiven Nebenschließen von Strom von dem ersten Schaltungsknoten zu dem zweiten Schaltungsknoten auf der Basis eines zweiten Auslösesignals von dem zweiten Auslöseelement.
Noch weitere Ausführungsformen betreffen eine ESD-Schutzschaltung, die ein Auslöseelement enthält, das eingerichtet ist zum Anlegen eines Auslösesignals, wenn ein ESD-Impuls detektiert wird. Ein Nebenschlusselement ist ausgelegt zum Nebenschließen von Leistung eines auftreffenden ESD-Impulses auf der Basis des Auslösesignals. Ein Spannungsaddierer liefert ein hochtransformiertes Auslösesignal auf der Basis des Auslösesignals. Ein Pumptransistor liefert einen Strom an ein Substrat des Nebenschlusselements auf der Basis des hochtransformierten Auslösesignals, wobei das hochtransformierte Auslösesignal einen dynamischen Spannungspegel aufweist, um eine an den Pumptransistor angelegte Gate-Source-Spannung während des ESD-Impulses im Wesentlichen konstant zu halten.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren zum ESD-Schutz. Bei dem Verfahren wird ein erstes Auslösesignal selektiv für eine erste Impulslänge auf der Basis dessen angelegt, ob ein ESD-Impuls detektiert wird. Ein zweites Auslösesignal wird selektiv für eine zweite Impulslänge auf der Basis dessen angelegt, ob der ESD-Impuls detektiert wird. Die zweite Impulslänge ist von der ersten Impulslänge verschieden. Leistung des ESD-Impulses wird über ein primäres Nebenschlusselement auf der Basis des ersten Auslösesignals von einer elektrostatisch gefährdeten Schaltung weggeleitet. Ein auf den ESD-Impuls zurückzuführender Strom wird auf der Basis des zweiten Auslösesignals selektiv in ein Substrat des primären Nebenschlusselements gepumpt.
Insbesondere hinsichtlich der verschiedenen Funktionen, die durch die oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen durchgeführt werden (Baugruppen, Bauelemente, Schaltungen, Systeme usw.), sollen die Ausdrücke (einschließlich einer Bezugnahme auf ein „Mittel“), die zum Beschreiben solcher Komponenten verwendet werden, sofern nicht etwas anderes angegeben, einer beliebigen Komponente oder Struktur entsprechen, die die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente durchführt (z.B. die funktional äquivalent ist), wenngleich sie strukturell nicht der offenbarten Struktur äquivalent ist, die die Funktion in den hierin dargestellten beispielhaften Implementierungen der Erfindung durchführt. Wenngleich möglicherweise ein bestimmtes Merkmal der Erfindung bezüglich nur einer von mehreren Implementierungen offenbart worden sein mag, kann zudem ein derartiges Merkmal mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie dies für eine beliebige gegebene oder bestimmte Anwendung gewünscht und vorteilhaft sein mag. Weiterhin sollen in dem Ausmaß, dass die Ausdrücke „enthaltend“, „enthält“, „haben“, „hat“, „mit“ oder Varianten davon entweder in der ausführlichen Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet werden, solche Ausdrücke auf eine Weise ähnlich dem Ausdruck „umfassend“ einschließend sein.

Claims

ESD-Schutzschaltung, die Folgendes aufweist: – ein erstes Auslöseelement, das eingerichtet ist, beim Detektieren eines ESD-Impulses ein erstes Auslösesignal bereitzustellen; – ein zweites Auslöseelement, das eingerichtet ist, beim Detektieren des ESD-Impulses ein zweites Auslöseelement bereitzustellen; – ein primäres Nebenschlusselement, das eingerichtet ist, auf der Basis des ersten Auslösesignals Leistung des ESD-Impulses nebenzuschließen; und – ein Stromsteuerelement, das eingerichtet ist, auf der Basis des zweiten Auslösesignals einen auf den ESD-Impuls zurückzuführenden Strom selektiv in ein Substrat des primären Nebenschlusselements zu pumpen.
ESD-Schutzschaltung gemäß Anspruch 1, wobei das Stromsteuerelement einen Stromschalter aufweist, der eingerichtet ist, auf den ESD-Impuls zurückzuführenden Strom selektiv in das Substrat des primären Nebenschlusselements zu pumpen, wenn das zweite Auslösesignal deaktiviert wird, und weiterhin eingerichtet ist zum selektiven Nebenschließen von Strom, wenn das zweite Auslösesignal angelegt wird.
ESD-Schutzschaltung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine Impulslänge des ersten Auslösesignals von einer Impulslänge des zweiten Auslösesignals verschieden ist.
ESD-Schutzschaltung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine Impulslänge des ersten Auslösesignals gleich einer Impulslänge des zweiten Auslösesignals ist.
ESD-Schutzschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend: – eine primäre Pumpe in Reihe mit dem Stromsteuerelement; – wobei vorzugsweise die primäre Pumpe einen DeMOS-Transistor (Drain-extended MOS-Transistor) mit einer an einen Ausgang des ersten Auslöseelements gekoppelten Gateelektrode aufweist.
ESD-Schutzschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, – wobei das Stromsteuerelement einen Stromteiler aufweist, der eingerichtet ist, auf der Basis des zweiten Auslösesignals einen auf den ESD-Impuls zurückzuführenden Strom selektiv nebenzuschließen; – wobei vorzugsweise der Stromteiler Folgendes aufweist: ein sekundäres Pumpelement mit einem an einen Ausgang des sekundären Auslöseelements gekoppelten Steueranschluss, wobei das sekundäre Pumpelement eingerichtet ist, auf den ESD-Impuls zurückzuführenden Strom auf der Basis des sekundären Auslösesignals selektiv in das Substrat des primären Nebenschlusselements zu pumpen.
ESD-Schutzschaltung gemäß Anspruch 6, – wobei der Stromteiler ferner Folgendes aufweist: ein sekundäres Nebenschlusselement mit einem an einen Ausgang des zweiten Auslöseelements gekoppelten Steueranschluss, wobei das sekundäre Nebenschlusselement eingerichtet ist, auf den ESD-Impuls zurückzuführenden Strom auf der Basis des zweiten Auslösesignals selektiv nebenzuschließen; – wobei vorzugsweise das sekundäre Pumpelement und das sekundäre Nebenschlusselement jeweils einen DeMOS-Transistor aufweisen.
ESD-Schutzschaltung gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei der Stromteiler und das primäre Nebenschlusselement eingerichtet sind, auf den ESD-Impuls zurückzuführenden Strom auf der Basis des ersten und zweiten Auslösesignals gleichzeitig nebenzuschließen.
ESD-Schutzschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das primäre Nebenschlusselement einen Drainextended-Transistor aufweist.
ESD-Schutzschaltung, die elektrisch mit einem ersten Schaltungsknoten und einem zweiten Schaltungsknoten verbunden ist, aufweisend: – einen ersten Stromweg, der sich zwischen dem ersten Schaltungsknoten und dem zweiten Schaltungsknoten erstreckt und ein erstes Auslöseelement enthält; – einen zweiten Stromweg, der sich zwischen dem ersten Schaltungsknoten und dem zweiten Schaltungsknoten erstreckt und ein zweites Auslöseelement enthält; und – einen dritten Stromweg, der sich zwischen dem ersten und dem zweiten Schaltungsknoten erstreckt und parallel zu dem ersten Stromweg und dem zweiten Stromweg angeordnet ist, wobei der dritte Stromweg ein primäres Nebenschlusselement enthält, um Energie eines ESD-Ereignisses auf der Basis eines ersten Auslösesignals von dem ersten Auslöseelement selektiv von dem ersten Schaltungsknoten zu dem zweiten Schaltungsknoten nebenzuschließen; und – einen vierten Stromweg, der sich zwischen dem ersten Schaltungsknoten und dem zweiten Schaltungsknoten erstreckt und parallel zu dem ersten Stromweg und dem zweiten Stromweg angeordnet ist, wobei der vierte Stromweg ein Stromsteuerelement enthält, um einen Strom von dem ersten Schaltungsknoten auf der Basis eines zweiten Auslösesignals von dem zweiten Auslöseelement selektiv zu dem zweiten Schaltungsknoten nebenzuschließen.
ESD-Schutzschaltung gemäß Anspruch 10, wobei das Stromsteuerelement ferner eingerichtet ist zum selektiven Pumpen von Strom in ein Substrat des primären Nebenschlusselements auf der Basis des zweiten Auslösesignals.
ESD-Schutzschaltung gemäß Anspruch 10 oder 11, – wobei der vierte Stromweg ferner Folgendes aufweist: einen primären Pumptransistor mit einer ersten Sourceelektrode oder Drainelektrode, an den ersten Schaltungsknoten gekoppelt, und einer zweiten Sourceelektrode oder Drainelektrode, an das Stromsteuerelement gekoppelt; – wobei vorzugsweise ein Steueranschluss des primären Pumptransistors an einen Ausgang des ersten Auslöseelements gekoppelt ist.
ESD-Schutzschaltung gemäß Anspruch 12, – wobei das Stromsteuerelement Folgendes aufweist: einen sekundären Nebenschlusstransistor mit einer ersten Sourceelektrode oder Drainelektrode, an die zweite Sourceelektrode oder Drainelektrode des primären Nebenschlusselements gekoppelt, und mit einer zweiten Sourceelektrode oder Drainelektrode, an den zweiten Schaltungsknoten gekoppelt; – wobei vorzugsweise das Stromsteuerelement ein Stromteiler ist, der Folgendes aufweist: einen sekundären Pumptransistor mit einem an einen Ausgang des zweiten Auslöseelements gekoppelten Steueranschluss, mit einer ersten Sourceelektrode oder Drainelektrode, an die erste Sourceelektrode oder Drainelektrode des sekundären Nebenschlusstransistors gekoppelt, und mit einer zweiten Sourceelektrode oder Drainelektrode, an ein Substrat des primären Nebenschlusselements gekoppelt.
ESD-Schutzschaltung gemäß Anspruch 13, ferner aufweisend: einen Kondensator, wobei der Kondensator einen an den Knoten gekoppelten ersten Kondensatoranschluss aufweist, der den sekundären Pumptransistor an das Substrat des primären Nebenschlusselements koppelt, und einen an Masse gekoppelten zweiten Kondensatoranschluss aufweist.
ESD-Schutzschaltung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die ESD-Schutzschaltung eine elektrostatisch gefährdete Schaltung vor einem ESD-Impuls schützt und die elektrostatisch gefährdete Schaltung ausgelegt ist zum Arbeiten während des normalen Betriebs bei etwa 5 Volt oder mehr.
ESD-Schutzschaltung, die Folgendes aufweist: – ein Auslöseelement, eingerichtet zum Anlegen eines Auslösesignals, wenn ein ESD-Impuls detektiert wird; – ein Nebenschlusselement zum Nebenschließen von Leistung des ESD-Impulses auf der Basis des Auslösesignals; – einen Spannungsaddierer, eingerichtet zum Liefern eines hochtransformierten Auslösesignals auf der Basis des Auslösesignals; und – einen Pumptransistor zum Liefern eines Stroms an ein Substrat des Nebenschlusselements auf der Basis des hochtransformierten Auslösesignals, wobei das hochtransformierte Auslösesignal einen dynamischen Spannungspegel aufweist, um eine an den Pumptransistor angelegte Gate-Source-Spannung durch den ESD-Impuls im Wesentlichen konstant zu halten.
Verfahren zum ESD-Schutz, das Folgendes aufweist: – Anlegen eines ersten Auslösesignals für eine erste Impulslänge beim Detektieren eines ESD-Impulses; – Anlegen eines zweiten Auslösesignals für eine zweite Impulslänge beim Detektieren des ESD-Impulses, wobei die zweite Impulslänge von der ersten Impulslänge verschieden ist; – Wegleiten von Leistung des ESD-Impulses von einer elektrostatisch gefährdeten Schaltung durch ein primäres Nebenschlusselement auf der Basis des ersten Auslösesignals und – selektives Pumpen eines auf den ESD-Impuls zurückzuführenden Stroms in ein Substrat des primären Nebenschlusselements auf der Basis des zweiten Auslösesignals.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner Folgendes aufweist: – selektives Wegleiten von Leistung des ESD-Impulses von einer elektrostatisch gefährdeten Schaltung durch ein sekundäres Nebenschlusselement auf der Basis des zweiten Auslösesignals; – wobei vorzugsweise Leistung des ESD-Impulses gleichzeitig durch das primäre Nebenschlusselement und das sekundäre Nebenschlusselement von der elektrostatisch gefährdeten Schaltung weggeleitet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 17 oder 18, wobei die Leistung des ESD-Impulses gleichzeitig durch das primäre Nebenschlusselement und das sekundäre Nebenschlusselement für die ganze zweite Impulslänge und für weniger als die ganze erste Impulslänge von der elektrostatisch gefährdeten Schaltung weggeleitet wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei das primäre Nebenschlusselement einen Drainextended-MOS-Transistor aufweist.