DE102013209222A1

DE102013209222A1 - ESD-Schutz für Anwendungen mit hoher Spannung

Info

Publication number: DE102013209222A1
Application number: DE102013209222A
Authority: DE
Inventors: Yi Shan; Da-Wei LAI; Manjunatha Prabhu
Original assignee: GlobalFoundries Singapore Pte Ltd
Current assignee: GlobalFoundries Singapore Pte Ltd
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2013-11-21
Anticipated expiration: 2033-05-18
Also published as: TWI541974B; CN103427408B; US9343413B2; CN103427408A; TW201409655A; US20130308231A1; SG195461A1; DE102013209222B4; SG10201509075QA; KR20130129144A

Abstract

Ein ESD-Modul umfasst eine ESD-Schaltung mit einer Verbindung zwischen einem ersten Source und einem zweiten Source. Es wird auch eine Triggerschaltung im ESD-Modul bereitgestellt, um die ESD-Schaltung zu aktivieren, so dass ein niederohmiger Strompfad zwischen dem ersten Source und dem zweiten Source bereitgestellt wird. Die Triggerschaltung umfasst eine Sperrdiode zwischen dem ersten Source und der ESD-Schaltung oder zwischen dem zweiten Source und der hauptsächlichen ESD-Schaltung. Die Triggerschaltung stellt eine niedrige Auslösespannung zur Aktivierung der ESD-Schaltung bereit.

Description

Hintergrund
Eine durch statische Elektrizität erzeugte elektrostatische Entladung (ESD) ist für gewöhnlich gekennzeichnet durch schnelle kurzzeitige Entladungen mit hoher Spannung. Ein ESD-Ereignis kann in elektrischen und elektronischen Schaltungen auftreten, wie z. B. einer integrierten Schaltung. Es kann genügend hohe Spannungen erzeugen, so dass in damit verbundenen Vorrichtungen ein destruktiver Durchbruch bewirkt wird, wie z. B. an den Ein- und/oder Ausgängen der integrierten Schaltungen.
Es ist daher wünschenswert, eine ESD-Schutzschaltung integral innerhalb der IC vorliegen zu haben, um empfindliche Eingangs- und/oder Ausgangs-Schaltungen vor einem ESD-Ereignis zu schützen.
Zusammenfassung
Es wird ein ESD-Modul bereitgestellt. Das ESD-Modul umfasst eine ESD-Schaltung, die zwischen einem ersten Source und einem zweiten Source verbunden ist. In dem ESD-Modul ist auch eine Triggerschaltung zum Aktivieren der ESD-Schaltung vorgesehen, um zwischen dem ersten Source und dem zweiten Source einen niederohmigen Strompfad bereitzustellen. Die Triggerschaltung umfasst eine Sperrdiode zwischen dem ersten Source und der ESD-Schaltung oder zwischen dem zweiten Source und der hauptsächlichen ESD-Schaltung. Die Triggerschaltung stellt eine niedrige Triggerspannung zur Aktivierung der ESD-Schaltung bereit.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Vorrichtung offenbart. Die Vorrichtung umfasst ein Substrat, das mit einem ESD-Bereich darin vorbereitet wird. Der ESD-Bereich umfasst ein ESD-Modul. Das ESD-Modul umfasst eine ESD-Schaltung, die zwischen einem ersten Source und einem zweiten Source verbunden ist. Das ESD-Modul umfasst auch eine Triggerschaltung zur Aktivierung der ESD-Schaltung, um zwischen dem ersten Source und dem zweiten Source einen niederohmigen Strompfad bereitzustellen. Die Triggerschaltung umfasst eine Sperrdiode zwischen dem ersten Source und der ESD-Schaltung oder zwischen dem zweiten Source und der hauptsächlichen ESD-Schaltung. Die Triggerschaltung stellt eine niedrige Triggerspannung zur Aktivierung der ESD-Schaltung bereit.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Substrats und ein Bilden eines ESD-Bereichs im Substrat. Der ESD-Bereich umfasst ein ESD-Modul. Das ESD-Modul umfasst eine ESD-Schaltung, die zwischen einem ersten Source und einem zweiten Source verbunden ist. Das ESD-Modul umfasst auch eine Triggerschaltung zur Aktivierung der ESD-Schaltung, um zwischen dem ersten Source und dem zweiten Source einen niederohmigen Strompfad bereitzustellen. Die Triggerschaltung umfasst eine Sperrdiode zwischen dem ersten Source und der ESD-Schaltung oder zwischen dem zweiten Source und der hauptsächlichen ESD-Schaltung. Die Triggerschaltung stellt eine niedrige Triggerspannung zur Aktivierung der ESD-Schaltung bereit.
Diese und andere Vorteile und Merkmale der hierin offenbarten Ausführungsformen werden mit Bezug auf die folgende Beschreibung und die beiliegenden Figuren ersichtlich. Darüber hinaus wird angemerkt, dass sich die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen nicht gegenseitig ausschließen und in verschiedenen Kombinationen und Permutationen vorliegen können.
Kurze Beschreibung der Figuren
In den Figuren werden durchweg in unterschiedlichen Ansichten gleiche Teile durch ähnliche Bezugszeichen bezeichnet. Auch wenn die Figuren nicht unbedingt maßstabsgetreu sind, so wird im Allgemeinen eine prinzipielle Darstellung der Erfindung betont. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die folgenden Figuren beschrieben, in denen:
1 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Bereichs einer Ausführungsform für eine Vorrichtung darstellt;
2 eine Ausführungsform einer ESD-Schaltung darstellt; und
3 ein Schaltungsdiagramm einer Ausführungsform für eine ESD-Schaltung darstellt.
Detaillierte Beschreibung
Im Allgemeinen betreffen Ausführungsformen Halbleitervorrichtungen. In einer Ausführungsform umfassen die Vorrichtungen eine ESD-Schaltung. Die ESD-Schaltung wird z. B. während eines ESD-Ereignisses aktiviert, um einen ESD-Strom abzuführen. Die Vorrichtungen können z. B. beliebige Arten von Halbleitervorrichtungen sein, wie z. B. integrierte Schaltungen (ICs). In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung eine Speicher-IC. Die Speicher-IC ist z. B. eine nicht flüchtige Speicher(NVM)-IC. In anderen Ausführungsformen kann die Vorrichtung ein NVM-Modul zusammen mit anderen Modulen aufweisen. Es können jedoch auch andere Arten von ICs verwendet werden. Die ICs können z. B. in elektronische Produkte, Computer, Handys und Personal Digital Assistents (PDAs) eingebaut oder damit verwendet werden. Die Vorrichtungen können auch in andere Arten von Produkte eingebaut sein.
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Bereichs einer Ausführungsform für eine Vorrichtung 100. Der Bereich umfasst einen ESD-Block oder ein ESD-Modul 110. Das ESD-Modul umfasst eine haptsächliche ESD-Schaltung 120 und eine Triggerschaltung 130. Die ESD-Schaltung ist in einer Ausführungsform eine ESD-Schaltung, die auf einem Silizium-gesteuerten Gleichrichter (SCR) basiert. Es kann auch nützlich sein, andere Arten von ESD-Schaltungen vorzusehen. Die SCR-basierte ESD-Schaltung umfasst einen ersten ESD-Anschluss 124 und einen zweiten ESD-Anschluss 128. Der erste Anschluss ist mit einem ersten Source 104 verbunden und der zweite Anschluss ist mit einem zweiten Source verbunden. In einer Ausführungsform ist das erste Source ein Pad der Vorrichtung und das zweite Source ist eine Niedrigenergiequelle oder -schiene 108. Die Niedrigenergiequelle weist in einer Ausführungsform V_ss oder Masse auf. Das Pad ist z. B. ein I/O-Pad der Vorrichtung. In einer Ausführungsform ist das Pad mit einem Signal hoher Spannung verbunden. Das Signal hoher Spannung ist höher als die Versorgungsspannung der Vorrichtung bei normaler Leistung, wie z. B. V_dd. Das Signal mit hoher Spannung kann z. B. V_pp sein. Das Signal mit hoher Spannung kann z. B. als ein Programmiersignal für NVM-ICs oder -Module verwendet werden. Es können auch andere Arten von Spannungssignale nützlich sein. Das Pad kann z. B. mit einem normalen Spannungssignal, wie z. B. V_dd, verbunden sein.
Unter ESD-Bedingungen, wie z. B. einem ESD-Zap oder -Puls, löst die ESD-Triggerschaltung die ESD-Schaltung aus oder aktiviert diese, um einen Strompfad zwischen dem Pad und Masse hervorzurufen, so dass der ESD-Strom abgeleitet wird. In einer Ausführungsform umfasst die ESD-Triggerschaltung eine Diode. Die Diode ist eine Sperrdiode, die eine direkt oder indirekt mit der Niedrigenergiequelle verbundene Anode und eine direkt oder indirekt mit dem Pad verbundene Kathode aufweist. Die Diode kann darauf abgestellt oder abgestimmt sein, dass diese einen geeigneten Auslösemechanismus aufweist, um eine schnelle Auslösung der ESD-Schaltung zu erreichen. In einer Ausführungsform ist die Diode dazu ausgelegt, eine Diodendurchbruchspannung (V_dbd) aufzuweisen, die größer ist als ein an dem Pad während eines Normalbetriebs empfangenes Spannungssignal. V_dbd ist z. B. größer als V_pp. Dies stellt sicher, dass die ESD-Schaltung nicht zufällig oder unabsichtlich während eines Normalbetriebs ausgelöst wird, wenn an dem Pad ein Pad-Spannungssignal bereitgestellt wird. Die Sperrdiode kann dazu ausgelegt sein, dass diese unter ESD-Bedingungen einen genügend hohen Leckstrom aufweist, um die ESD-Schaltung auszulösen. Alternativ kann die Sperrdiode dazu ausgelegt sein, dass diese eine niedrige erste Durchbruchspannung und einen ausreichenden zweiten Durchbruchstrom aufweist, um die ESD-Schaltung schnell auszulösen. Die niedrige erste Durchbruchspannung sollte größer sein als ein am Pad während eines Normalbetriebs empfangenes Spannungssignal. Die erste Durchbruchspannung kann z. B. größer sein als ungefähr 15 V im Fall, dass ein Padspannungssignal ungefähr 12 V beträgt, während der zweite Durchbruchstrom größer sein kann als ungefähr 200 mA. Ein zweiter Durchbruchstrom, der größer ist als ungefähr 200 mA, ruft eine schnelles Auslösen der ESD-Schaltung ohne Latch-Up hervor.
In einer Ausführungsform weist die ESD-Triggerschaltung mehrere Auslöser auf. Die ESD-Trigger-Subschaltung umfasst z. B. erste und zweite Auslöser 134 und 138. In einer Ausführungsform sind die Auslöser Sperrdioden. Der erste Auslöser umfasst dargestellungsgemäß eine indirekt mit dem Niedrigenergiequelle über die ESD-Schaltung verbundene erste Anode und eine direkt mit dem Pad verbundene erste Kathode. Der zweite Auslöser umfasst eine direkt mit dem Niedrigenergiequelle verbundene zweite Anode und eine indirekt mit dem Pad über die ESD-Schaltung verbundene zweite Kathode.
Die Auslöser sind dazu ausgelegt, dass sie V_dbd's aufweisen, die größer sind als an dem Pad empfangene Padsignale. In einer Ausführungsform sind die Auslöser dazu ausgelegt, dass sie niedrige V_dbd's aufweisen, die unter einer ESD-Bedingung größer sind als das Padspannungssignal und einen ausreichend hohen zweiten Durchbruchstrom aufweisen. Die erste Durchbruchspannung kann z. B. für ein Padspannungssignal von ungefähr 12 V größer sein als ungefähr 15 V, während der zweite Durchbruchstrom unter einer ESD-Bedingung größer sein kann als ungefähr 200 mA, Der unter einer ESD-Bedingung durch die Dioden fließende hohe Leckstrom ermöglicht eine schnelle Aktivierung der ESD-Schaltung ohne Latch-Up. Darüber hinaus wird das Leistungsvermögen der ESD-Schaltung durch die Bereitstellung mehrerer Auslöser verbessert. Die ESD-Schaltung kann z. B. unter einer ESD-Bedingung schnell ausgelöst werden, sogar für Anwendungen mit hoher Spannung.
In einer Ausführungsform sind die ersten und zweiten Auslöser dazu ausgelegt, dass sie die gleichen Eigenschaften aufweisen. Die Dioden der ersten und zweiten Auslöser können z. B. gleich sein. Es kann auch nützlich sein, erste und zweite Auslöser mit unterschiedlichen Eigenschaften bereitzustellen.
Eine interne Schaltung 180 ist mit dem ersten Source und dem zweiten Source verbunden. Die interne Schaltung ist z. B. mit dem Pad und der Niedrigenrgieschiene verbunden. In einer Ausführungsform ist die interne Schaltung eine I/O-Schaltung. Die I/O-Schaltung kann z. B. ein Eingangsempfänger sein. Es können auch andere Arten interner Schaltungen nützlich sein, wie z. B. ein Ausgabe-Driver. Die ESD-Schaltung schützt die interne Schaltung vor einer Beschädigung durch ein ESD-Ereignis.
2 zeigt eine vereinfachte isometrische Ansicht einer Ausführungsform für eine Vorrichtung 200, Die Vorrichtung umfasst ein Halbleitersubstrat 201, in/auf welchem es gebildet ist. In einer Ausführungsform ist das Substrat ein Silizium-Substrat. Es können auch andere Arten von Halbleitersubstraten nützlich sein, wie z. B. Halbleiter-auf-Isolator-Substrate. Das Substrat kann mit P-Typ-Dotierstoffen leicht dotiert sein. Es können auch andere Arten von Dotierkonzentrationen nützlich sein. In anderen Ausführungsformen ist das Substrat mit N-Typ-Dotierstoffen dotiert. P-Typ-Dotierstoffe umfassen z. B. Bor (B), Aluminium (Al), Indium (In) oder eine Kombination davon, während N-Typ-Dotierstoffe Phosphor (P), Arsen (As), Antimon (Sb) oder Kombinationen davon umfassen.
Die Vorrichtung umfasst ein ESD-Modul, das eine ESD-Schaltung 220 aufweist, Die ESD-Schaltung ist im Substrat gebildet. Die ESD-Schaltung ist z. B. in einem ESD-Bereich der Vorrichtung gebildet, ESD-Schaltung weist dargestellungsgemäß eine rechteckige Gestaltung mit einer ersten oder x-Richtung und einer zweiten oder y-Richtung auf. Die x-Richtung kann als Längsrichtung bezeichnet werden und die y-Richtung kann als Breitenrichtung bezeichnet werden. Es kann auch nützlich sein, einen ESD-Bereich mit anderer Gestalt bereitzustellen. Der ESD-Bereich ist z. B. von anderen Bereichen durch einen ESD-Isolationsbereich (nicht dargestellt) isoliert. Der ESD-Isolationsbereich umgibt z. B. den ESD-Bereich. In einer Ausführungsform ist der Isolationsbereich ein Graben-Isolationsbereich. Der Isolationsbereich ist z. B. ein flacher Graben-Isolationsbereich (STI-Bereich). Es können auch andere Arten von Isolationsbereiche verwendet werden.
In einer Ausführungsform ist die ESD-Schaltung eine SCR-basierte ESD-Schaltung. In einer Ausführungsform umfasst die SCR-basierte ESD-Schaltung erste und zweite Bereiche 240 und 260, die im ESD-Bereich angeordnet sind. Der erste Bereich und der zweite Bereich sind dargestellungsgemäß entlang der Längsrichtung des ESD-Bereichs angeordnet. Z. B. nimmt ein Bereich die komplette Breite des ESD-Bereichs ein, wobei beide Bereiche die gesamte Länge des ESD-Bereichs einnehmen. Die Bereiche dienen als Anschlussbereiche der ESD-Schaltung. Der erste Bereich dient z. B. als ein erster Anschluss und der zweite Bereich dient als ein zweiter Anschluss. In einer Ausführungsform stellt der erste Anschluss eine Verbindung mit einem Pad 104 dar und der zweite Anschlussbereich stellt eine Verbindung mit der Niedrigenergiequelle bereit. In einer Ausführungsform ist das Pad ein I/O-Pad, das mit einem Signal mit hoher Spannung verbunden ist, wie z. B. einem Vpp. Es können auch andere Konfigurationen der Bereiche verwendet werden.
Der erste Bereich umfasst eine erste Bereichswanne 242 (FP-Wanne) im Substrat. Die FP-Wanne umfasst Dotierstoffe eines ersten Polaritätstyps. In einer Ausführungsform ist die FP-Wanne mit Dotierstoffen des ersten Polaritätstyps leicht dotiert. Es können auch FP-Wannen mit anderen Dotierstoffkonzentrationen verwendet werden. In einer Ausführungsform ist der erste Polaritättyp vom P-Typ, Die FP-Wanne ist z. B. eine leicht dotierte Wanne vom P-Typ.
Der zweite Bereich umfasst eine zweite Bereichswanne 262 (SP), die im Substrat gebildet ist. Die SP-Wanne umfasst in einer Ausführungsform Dotierstoffe eines zweiten Polaritätstyps. In einer Ausführungsform ist die SP-Wanne mit Dotierstoffen des zweiten Polaritätstyps leicht dotiert. Es kann eine SP-Wanne mit anderen Dotierstoffkonzentrationen verwendet werden. Der zweite Polaritätstyp ist gegenüber der FP-Wanne z. B. vom entgegengesetzten Polaritätstyp. In einer Ausführungsform ist die SP-Wanne eine leicht dotierte Wanne vom N-Typ.
Obwohl Wannen beschrieben werden, wird angemerkt, dass die FP- oder SP-Wanne durch das Substrat bereitgestellt werden kann. In einigen Fällen, wie z. B., wenn das Substrat ein geeignet dotiertes Substrat ist, kann die FP- oder die SP-Wanne durch das Substrat bereitgestellt werden. Im Fall eines geeignet dotierten Substrats vom P-Typ kann z. B. die FP-Wanne durch das Substrat bereitgestellt werden.
Der erste Bereich umfasst erste, zweite und dritte FP-Kontaktbereiche 252, 254 und 256; der zweite Bereich umfasst erste, zweite und dritte SP-Kontaktbereiche 272, 275 und 276. Ein Kontaktbereich ist z. B. in einem entsprechenden Bereich des ESD-Bereichs angeordnet und erstreckt sich entlang der Breitenrichtung. Ein Kontaktbereich erstreckt sich z. B. entlang der gesamten Breite eines ESD-Bereichs. Im ESD-Bereich sind benachbarte Kontaktbereiche entlang der Längsrichtung angeordnet.
In einer Ausführungsform sind erste und dritte Kontaktbereiche eines Unterbereichs vom gleichen Polaritätstyp wie ihre entsprechend dotierte Unterbereichswanne und der zweite Kontaktbereich ist vom entgegengesetzten Polaritätstyp wie seine entsprechende Unterbereichswanne. Die ersten und dritten Kontaktbereiche in der FP-Wanne sind z. B. Kontaktbereiche vom ersten Polaritätstyp (gleich der FP-Wanne) und der zweite Kontaktbereich der FP-Wanne ist vom zweiten Polaritätstyp; die ersten und dritten Kontaktbereiche in der SP-Wanne sind Kontaktbereiche vom zweiten Polaritätstyp (gleich der SP-Wanne) und der zweite Kontaktbereich der SP-Wanne ist vom ersten Polaritätstyp. Es können auch andere Konfigurationen für die ersten und zweiten Kontaktbereiche verwendet werden.
Die ersten und zweiten Kontaktbereiche erstrecken sich darstellungsgemäß entlang der gesamten Breite des ESD-Bereichs. Die dritten Kontaktbereiche können sich von entgegengesetzten Enden des ESD-Bereichs in die Breitenrichtung erstrecken. In einer Ausführungsform überlappen sich die dritten Kontaktbereiche jeweils nicht. In anderen Ausführungsformen können die dritten Kontaktbereiche überlappende Kontaktbereiche sein, ohne sich entlang der gesamten Breite des ESD-Bereichs zu erstrecken. In wieder anderen Ausführungsformen können sich die dritten Kontaktbereiche entlang der kompletten Breite der ESD-Bereiche erstrecken, wie die ersten und zweiten Kontaktbereiche. Für die Kontaktbereiche können auch andere Konfigurationen verwendet werden.
Die Kontaktbereiche dienen als Kontaktbereiche für das Pad und die Niedrigenergiequelle oder V_ss. In einer Ausführungsform dienen die ersten und zweiten Kontaktbereiche eines Bereichs und der dritte Kontaktbereich des anderen Bereichs als ein gemeinsamer Anschluss für die ESD-Schaltung. In einer Ausführungsform dienen die ersten und zweiten Kontaktbereiche des ersten Bereichs und der dritte Kontaktbereich des zweiten Bereichs als ein gemeinsamer Anschluss für die Niedrigenergiequelle, während die ersten und zweiten Kontaktbereiche des zweiten Bereichs und der dritte Kontaktbereich des ersten Bereichs als ein gemeinsamer Anschluss für das Pad dienen.
Der gemeinsame Anschluss für das Pad-Source bildet einen ersten Auslöser 234 einer Triggerschaltung für die ESD-Schaltung. Zwischen den Verbindungen zwischen dem dritten FP-Kontaktbereich und dem zweiten SP-Kontaktbereich ist z. B. eine erste Sperrdiode gebildet. Die Anode der ersten Sperrdiode ist mit V_ss über die Verbindung mit dem dritten FP-Kontaktbereich indirekt verbunden und die Kathode ist mit dem Pad direkt verbunden. Der gemeinsame Anschluss für die Niedrigenergiequelle bildet einen zweiten Auslöser 238. Eine zweite Sperrdiode ist z. B. zwischen den Verbindungen zwischen dem dritten SP-Kontaktbereich und dem zweiten FP-Kontaktbereich gebildet. Die Anode der zweiten Sperrdiode ist mit V_ss direkt verbunden und die Kathode ist mit dem Pad über die Verbindung zum dritten SP-Kontaktbereich indirekt verbunden.
In einer Ausführungsform sind die Kontaktbereiche stark dotierte Bereiche. Für die Kontaktbereiche können auch andere Dotierstoffkonzentrationen verwendet werden. In einer Ausführungsform sind die Kontaktbereiche mit geeigneten Dotierstoffkonzentrationen ausgewählt, um die gewünschten Diodeneigenschaften zu erreichen, wie vorangehend beschrieben ist. Aufgrund der zahlreichen Implantationsprozesse, die zur Bildung einer Vorrichtung oder IC eingesetzt werden, können die Dioden leicht ausgelegt werden, welches durch vorhandene Prozesse leicht erreicht werden kann. Die ESD-Schaltung kann z. B. gebildet werden, ohne dass zusätzliche Prozesse oder Maskierschritte erforderlich sind.
3 zeigt eine vereinfachte parasitäre Schaltung 300, die durch eine Ausführungsform für eine ESD-Schaltung gebildet wird, wie z. B. in 2 dargestellt ist. Die parasitäre Schaltung weist darstellungsgemäß eine PNPN-basierte Struktur auf. Die parasitäre Schaltung umfasst darstellungsgemäß ein Paar parasitärer Bipolar-Transistoren Q1 und Q2. Der erste Transistor Q1 ist ein PNP-Transistor mit einem ersten Emitteranschluss E1 einem ersten Kollektor C1 und einer ersten Basis B1. Q2 umfasst einen zweiten Emitteranschluss E2, einen zweiten Kollektor C2 und eine zweite Basis B2. Die parasitäre Schaltung umfasst auch einen ersten Widerstand Rp, der der parasitäre Widerstand der FP-Wanne (z. B. Wanne vom P-Typ oder ESD-Körper) ist, und einen zweiten Widerstand Rn, der durch den parasitären Widerstand der SP-Wanne (z. B. Wanne vom N-Typ) gebildet wird.
In einer Ausführungsform ist der erste Emitteranschluss E1 von Q1 mit dem Pad verbunden und C1 ist mit der Niedrigenergiequelle oder V_ss über Rp verbunden. Der zweite Emitteranschluss E2 von Q2 ist mit V_ss verbunden und C2 ist mit dem Pad über Rn verbunden. Die Basis B1 ist mit dem Knoten N1 verbunden, der Rn und C2 gemein ist, während B2 mit Knoten N2 verbunden ist, der der gemeinsame Anschluss zwischen Rp und C1 ist. Die verschiedenen Anschlüsse und Knoten der Transistoren entsprechen verschiedenen Kontaktbereichen und Wannen der ESD-Schaltung, wie in 2 dargestellt ist. Tabelle 1 zeigt z. B. eine Ausführungsform mit entsprechenden Elementen der parasitären Schaltung und der ESD-Schaltung. Tabelle 1

Parasitäre Schaltung ESD-Schaltung

B1 SP-Wanne

C1 FP-Wanne

E1 Zweiter SP-Kontaktbereich

B2 FP-Wanne

C2 SP-Wanne

E2 Zweiter FP-Kontaktbereich

N1 SP-Wanne

N2 FP-Wanne
Aufgrund der externen Verbindungen mit dem Pad und V_ss wird eine Triggerschaltung gebildet. In einer Ausführungsform umfasst die Triggerschaltung erste und zweite Auslöser 234 und 238. Die ersten und zweiten Auslöser umfassen erste und zweite Sperrdioden D1 und D2. Die erste Diode umfasst eine erste Anode und eine erste Kathode und D2 umfasst eine zweite Anode und eine zweite Kathode. Die erste Anode von D1 ist mit einem Knoten N3 verbunden, der z. B. dem dritten FP-Kontaktbereich entspricht, und die Kathode ist mit dem Pad verbunden; die zweite Anode von D2 ist mit Vss verbunden und die zweite Kathode ist mit einem Knoten N4 verbunden, der z. B. dem dritten SP-Kontaktbereich entspricht.
Unter ESD-Bedingungen, wie z. B. einen ESD-Zap am Pad aktivieren die Auslöser die ESD-Schaltung, wobei ein niederohmiger Strompfad 303 gebildet wird. Der niederohmige Strompfad entlädt einen ESD-Strom von Pad zu Vss. Alternativ aktivieren die Auslöser die ESD-Schaltung, wenn ein ESD-Zap an V_ss auftritt, wobei ein niederohmiger Strompfad gebildet wird, der einen ESD-Strom von V_ss zum Pad entlädt. Durch ein Auslegen der Dotierstoffkonzentrationen der Kontaktbereiche und Wannen können die Auslöser eine niedrige Auslösespannung bei einem ausreichend hohen V_dbd aufweisen, um ein zufälliges Einschalten der ESD-Schaltung zu vermeiden.
In einer Ausführungsform weisen beide Sperrdioden bei einem ESD-Puls einen hohen Leckstrom auf. Ein ESD-Zap ruft einen ausreichenden Leckstrom hervor, der durch die SP-Wanne, Dioden und FP-Wanne schließt und die Emitter/Basis-Verbindung des PNPs in Vorwärtsrichtung vorspannt und die Emitter/Basis-Verbindung des NPNs in Vorwärtsrichtung vorspannt, um den SCR auszulösen. In einer Ausführungsform weisen beide Sperrdioden eine niedrige erste Durchbruchspannung und einen ausreichenden zweiten Durchbruchstrom auf. Ein ESD-Zap ruft einen Durchbruch der Sperrdiode hervor. Dies ergibt einen ausreichenden ESD-Strom, der durch die FP-Wanne, Dioden und SP-Wanne fließt, so dass die Emitter/Basis-Verbindung des PNPs und die Basis/Emitter-Verbindung des NPNs in Vorwärtsrichtung vorgespannt wird, so dass der SCR ausgelöst wird.
Die Erfindung kann in anderen speziellen Formen ausgeführt sein, ohne vom Geist oder den wesentlichen Eigenschaften davon abzuweichen. Die vorangehenden Ausführungsformen sind daher in allen Belangen als anschaulich zu betrachten und schränken die hierin beschriebene Erfindung nicht ein. Der Bereich der Erfindung ist folglich durch die angehängten Ansprüche gekennzeichnet, als auch die vorangehende Beschreibung, und alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und dem Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, sind als davon umfasst anzusehen.

Claims

ESD-Modul (110), umfassend: eine ESD-Schaltung (120) verbunden zwischen einem ersten Source (104) und einem zweiten Source (108); und eine Triggerschaltung (130) zum Aktivieren der ESD-Schaltung (120), um einen niederohmigen Strompfad zwischen dem ersten Source (104) und dem zweiten Source (108) bereitzustellen, wobei die Triggerschaltung (130) umfasst: eine Sperrdiode (134, 138) zwischen dem ersten Source (104) und der ESD-Schaltung (120) oder zwischen dem zweiten Source (108) und der ESD-Schaltung (120), und wobei die Triggerschaltung (130) eine niedrige Auslösespannung zur Aktivierung der ESD-Schaltung (120) bereitstellt.
ESD-Modul (110) nach Anspruch 1, wobei das erste Source (104) ein mit einem Signal mit hoher Spannung verbundenes Pad umfasst.
ESD-Modul (110) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zweite Source (108) eine Niedrigenergiequelle umfasst.
ESD-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Sperrdiode (134, 138) bei einem positiven ESD-Puls einen ausreichend hohen Leckstrom zum Auslösen der ESD-Schaltung (120) aufweist.
ESD-Modul (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Sperrdiode (134, 138) eine niedrige erste Durchbruchspannung und einen ausreichenden zweiten Durchbruchstrom aufweist, um die ESD-Schaltung (120) auszulösen.
ESD-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Triggerschaltung (130) mehrere Auslöser (234, 238) umfasst.
ESD-Modul nach Anspruch 6, wobei die Auslöser (234, 238) Sperrdioden (D1, D2) umfassen.
ESD-Modul (110) nach Anspruch 2, wobei die Sperrdiode (134, 138) eine Diodendurchbruchspannung V_dbd aufweist, die größer ist als das Signal mit hoher Spannung.
ESD-Modul (110) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Auslöseschaltung (130) erste und zweite Sperrdioden (134, 138) umfasst, wobei die erste Diode (134) eine erste Anode aufweist, die mit der Niedrigenergiequelle über die ESD-Schaltung (120) indirekt verbunden ist, und eine erste Kathode, die mit dem Pad direkt verbunden ist, und die zweite Diode (138) eine zweite Anode, die direkt mit der Niedrigenergiequelle verbunden ist, und eine zweite Kathode aufweist, die indirekt mit dem Pad über die ESD-Schaltung (120) verbunden ist.
ESD-Modul (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die ESD-Schaltung (120) eine ESD-Schaltung umfasst, die auf einem Silizium-gesteuerten Gleichrichter basiert.
Vorrichtung, umfassend: ein Substrat (201), das einen darin bereitgestellten ESD-Bereich aufweist, wobei der ESD-Bereich ein ESD-Modul umfasst, das ESD-Modul umfassend: eine ESD-Schaltung (120), die mit einem ersten Source (104) und einem zweiten Source (108) verbunden ist; und eine Triggerschaltung (130) zum Aktivieren der ESD-Schaltung (120), so dass ein niederohmiger Strompfad zwischen dem ersten Source (104) und dem zweiten Source (108) bereitgestellt wird, die Triggerschaltung (130) umfassend: eine Sperrdiode (134, 138) zwischen dem ersten Source (104) und der ESD-Schaltung (120) oder zwischen dem zweiten Source (108) und der ESD-Schaltung (120), und wobei die Triggerschaltung (130) eine niedrige Auslösespannung zur Aktivierung der ESD-Schaltung (120) bereitstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das erste Source (104) ein Pad umfasst, das mit einem Signal mit hoher Spannung verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei das zweite Source (108) eine Niedrigenergiequelle aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Sperrdiode (134, 138) bei positivem ESD-Puls einen ausreichend hohen Leckstrom aufweist, um die ESD-Schaltung (120) auszulösen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Sperrdiode (134, 138) eine niedrige erste Durchbruchspannung und einen ausrechenden zweiten Durchbruchstrom aufweist, um die ESD-Schaltung (120) auszulösen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Triggerschaltung (130) mehrere Auslöser umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Auslöser Sperrdioden umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die Sperrdiod Diodendurchbruchspannung V_dbd aufweist, die größer als ein an dem Pad Normalbetrieb empfangenes Spannungssignal ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Triggerschaltung (130) erste und zweite Sperrdioden (D1, D2) umfasst, wobei die erste Diode (D1) eine erste Anode und eine erste Kathode aufweist, wobei die erste Anode über die ESD-Schaltung (120) indirekt mit der Niedrigenergiequelle verbunden ist und die erste Kathode direkt mit dem Pad verbunden ist, und die zweite Diode (D2) eine zweite Anode und eine zweite Kathode aufweist, wobei die zweite Anode direkt mit der Niedrigenergiequelle verbunden ist und die zweite Kathode über die ESD-Schaltung (120) indirekt mit dem Pad verbunden ist.
Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung, umfassend: Bereitstellen eines Substrats; Bilden eines ESD-Bereichs im Substrat, wobei der ESD-Bereich ein ESD-Modul (110) umfasst, wobei das ESD-Modul (110) umfasst: eine ESD-Schaltung (120), die zwischen dem ersten Source (104) und dem zweiten Source (108) verbunden ist; und eine Triggerschaltung (130) zur Aktivierung der ESD-Schaltung (120), um einen niederohmigen Strompfad zwischen dem ersten Source (104) und dem zweiten Source (108) bereitzustellen, wobei die Triggerschaltung (130) umfasst: eine Sperrdiode (134, 138) zwischen dem ersten Source (104) und der ESD-Schaltung (120) oder zwischen dem zweiten Source (108) und der ESD-Schaltung (120), und wobei die Triggerschaltung (130) eine niedrige Auslösespannung zur Aktivierung der ESD-Schaltung (120) bereitstellt.