[发明专利]使用集成二极管的静电放电保护

说明书

技术领域

各种实施例的方面涉及静电放电(electrostatic discharge，ESD)保护电路和包括用于设置突返保持电压(snapback holding voltage)或其它属性的集成二极管的电路。

背景技术

静电放电(ESD)是可能因为电接触的两个装置之间的静电积累导致的突然电流。当物体足够靠近使其之间的电介质破裂时，可能发生ESD事件。ESD事件是集成电路(IC)装置和芯片的许多故障的原因。使用多种不同电路解决方案可以提供ESD保护。ESD保护的操作特性可能受到IC芯片间隙、制造过程和成本以及技术局限性的限制。随着装置能力的变化，ESD保护技术解决方案可能不再能够与装置能力相配。

对于多种应用，这些和其它事项给ESD保护的实施效率造成难题。

发明内容

各种实施例涉及一种静电放电(ESD)保护电路，其在断开状态时不在两个节点之间传导(主要仅仅是结泄漏电流)。所述ESD保护装置包括双极晶体管的串联堆叠和二极管。响应于ESD事件，触发电流传导通过双极晶体管的串联堆叠和二极管。可以响应于触发电流形成触发电压事件(例如一旦衬底接收到足以激活二极管PN结的电流)，激活嵌入硅可控整流器(eSCR)。接着通过双极晶体管的串联堆叠和二极管分流电流。

各种实例实施例涉及一种设备，其包括第一电路，所述第一电路被配置成相对于第一节点与第二节点之间施加的静电放电脉冲提供静电放电(ESD)保护。所述第一电路可以包括双极晶体管的串联堆叠，其被配置成响应于ESD脉冲分流第一和第二节点之间的电流。所述第一电路还可以包括二极管，其与双极晶体管的堆叠串联连接。二极管的连接可以得到一种配置，该配置相对于不包括二极管的配置在分流第一和第二节点之间的电流时降低第一电路的突返保持电压。

在一个或多个实施例中，所述串联堆叠的所述双极晶体管是PNP双极晶体管。

在一个或多个实施例中，所述设备进一步包括导电迹线，所述导电迹线将所述二极管的阳极连接到来自所述串联堆叠的特定双极晶体管的集电极。

在一个或多个实施例中，所述第一电路被配置成使用电流路径分流所述第一和第二节点之间的电流，所述电流路径绕过所述特定双极晶体管的发射极到集电极的结。

在一个或多个实施例中，所述设备进一步包括P+掺杂条，所述P+掺杂条将所述特定双极晶体管的发射极与所述特定双极晶体管的基极物理上隔开，并且被配置成降低所述突返保持电压。

在一个或多个实施例中，所述特定PNP双极晶体管占据的面积小于所述串联堆叠中的另一PNP双极晶体管的面积的一半。

在一个或多个实施例中，所述串联堆叠中的每个双极晶体管包括相应发射极和基极之间的物理空隙，并且其中所述空隙降低所述突返保持电压。

在一个或多个实施例中，所述双极晶体管的串联堆叠包括三个PNP双极晶体管，并且其中所述突返保持电压超过30伏。

在一个或多个实施例中，所述第一电路被配置成用大约39伏的触发电压工作。

在一个或多个实施例中，所述双极晶体管的串联堆叠包括四个PNP双极晶体管，并且所述突返保持电压超过30伏，所述第一电路被配置成用40伏与50伏之间的触发电压工作。

在一个或多个实施例中，所述双极晶体管的串联堆叠包括两个PNP双极晶体管，并且其中所述突返保持电压在20伏与25伏之间。

在一个或多个实施例中，所述设备进一步包括与同所述双极晶体管的堆叠串联连接的所述二极管串联连接的至少一个额外二极管，并且所述触发电压在30V以上。

在一个或多个实施例中，所述串联堆叠中的每个双极晶体管不包括相应发射极和基极之间的物理空隙。

根据本发明的一些实施例，遵循一种方法，其中在第一节点上接收到静电放电(ESD)脉冲。响应于ESD脉冲并且在ESD保护电路处于断开状态时，可以使触发电流通过ESD保护电路内的触发路径，该触发路径包括双极晶体管的串联堆叠和与双极晶体管的串联堆叠串联连接的二极管。响应于所述触发电流，可以通过启用嵌入硅可控整流器(eSCR)组件而使所述ESD保护电路转变成接通状态，所述嵌入硅可控整流器组件包括来自所述双极晶体管的串联堆叠的特定双极晶体管与所述二极管的组合。响应于转变成接通状态，可以通过双极晶体管的串联堆叠和二极管分流来自ESD脉冲的电流。

在一个或多个实施例中，所述触发路径包括：

穿过n型阱区域并且从所述特定双极晶体管的发射极到所述特定双极晶体管的集电极的部分，以及