[发明专利]用于为电源提供静电放电保护的方法和装置

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2007年8月31日提交的、名称为“Method and Apparatus for Providing Electrostatic Discharge Protection for a Power Supply”、序列号为60/967,079的美国临时专利申请的优先权，通 过参考其整体而在此将其全部和完整的主题明确地并入在此。

技术领域

本发明的实施例涉及静电放电(ESD)保护设备。更具体地，本 发明的实施例涉及这样的方法和装置，它们用于使用有源体(bulk) 触发钳位方案来为电源提供ESD保护。

背景技术

ESD是两个物体之间静电电荷的转移。它是通常在两个不同电 势的物体彼此接触时产生的快速事件。当在邻近区域中的两个物体 之间产生高静电场时，也会出现ESD。在半导体领域中，ESD会引 起设备故障是公知的。

存在若干工业标准的ESD模型，它们定义了如何在静电生成和 放电的不同情况下测试半导体器件的ESD敏感性。例如，人体模型 (HBM)模拟带电体直接将其积累的静电电荷转移至ESD敏感设备 的ESD现象。机器模块(MM)模拟从带电机器、夹具或者工具到 较低电势的ESD敏感设备的更快速并且更严重的静电放电。带电设 备模型(CDM)模拟从带电设备到较低电势的另一物体的积累静电 电荷的转移。

过去，用于电源的传统ESD保护设备包括基于晶体管骤回 (snapback)的电路以及阻容(RC)触发的电路。基于晶体管骤回 的电路利用了寄生双极性结构的骤回触发特性而从漏极-源极击穿的 某个临界电平切换到归因于雪崩注入的高导通。基于RC触发的电路 利用与电阻器和电容器相关联的RC时间常数来响应于ESD事件而 控制放电电路。

发明内容

根据本发明的实施例，公开了用于为电源提供静电放电(ESD) 保护的方法和装置。该方法和装置利用了有源体触发钳位方案，该 方案并不具有基于晶体管骤回的电路(实际上很难精确建模)或者 RC触发方式(可能会经历快速电源斜坡的问题)的限制。在一个实 施例中，通过可以使用置于VCC和VSS之间的NMOS NPN寄生晶 体管实现的主放电晶体管来提供接通路径。在此实施例中，主放电 晶体管的漏极耦合至设备的电源电压线，其源极耦合至地。控制电 路响应于ESD事件，对主放电晶体管的体部分进行调制，以产生接 地的电流放电路径。

附图说明

将通过示例的方式示出本发明的特征和优势，而决不是意在将 本发明的范围限制于所示具体实施例。

图1示出了根据本发明示例性实施例的、其上驻留有静电放电 (ESD)保护电路的设备。

图2示出了根据本发明实施例的示例性ESD保护电路。

图3示出了根据本发明第一实施例的、具有VT降元件的示例性 ESD保护电路。

图4示出了根据本发明第二实施例的、具有VT降元件的示例性 ESD保护电路。

图5示出了根据本发明第一实施例的、具有栅极接地元件的示 例性ESD保护电路。

图6示出了根据本发明第二实施例的、具有栅极接地元件的示 例性ESD保护电路。

图7示出了根据本发明示例性实施例的、用于提供ESD保护的 方法的流程图。

具体实施方式

在以下描述中，出于说明的目的，给出了特定术语以提供对本 发明的实施例的全面的理解。对于本领域技术人员而言显而易见的 是：并不要求描述中的具体细节来实现本发明的实施例。在其他示 例中，以框图的形式示出了公知的电路、设备和程序，以避免不必 要地混淆本发明的实施例。

图1示出了根据本发明示例性实施例的、其上驻留有静电放电 (ESD)保护电路的设备100。在此示例中，设备100是可以在其上 实现系统的目标设备，诸如FPGA。目标设备100可以是具有分层结 构的芯片，其中该分层结构可以利用形成在其中的电路的布线位置 特性。