[发明专利]动态静电放电钳位电路

说明书

本发明公开了一种动态ESD钳位电路，包括：一个VCC电压电源8；一个VSS接地电源9；一个用于ESD检测的栅极耦合晶体管3；连接在VCC电压电源8和栅极耦合晶体管3的栅极之间的耦合电容器1；连接在栅极耦合晶体管3和VSS接地电源9的栅极之间的一系列电阻2；钳位晶体管7，为多叉指结构，连接在VCC电压电源8和VSS接地电源9之间；反相器4，连接在栅极耦合晶体管3的漏极和钳位晶体管7的栅极之间，在ESD事件发生时，触发钳位晶体管7的栅极与漏极端子耦合；反馈晶体管5，连接在钳位晶体管7的栅极与栅极耦合晶体管3的漏极之间；连接在钳位晶体管7的栅极和VSS接地电源9的栅极之间的电阻6。

技术领域

本发明涉及半导体技术静电防护领域，具体而言，涉及一种动态静电放电钳位电路。

背景技术

随着半导体制造业工艺的快速发展，超薄栅氧化层和薄电介质的器件增多，静电放电(Electro-Static Discharge，ESD)逐渐成为芯片故障的主要因素。因此，对于亚微米及以下器件电路结构的模块，芯片内部ESD二级保护电路是不可或缺的。

对于较大的模拟电路模块，由于电源域间大量的缓冲晶体管具有分担ESD电流的能力，相对于每一个晶体管而言所承受的ESD电流会降低，一般不会造成严重的损害。但是对于小电源模块，自身没有大量的晶体管来分散ESD电流，故很容易造成损害，这种模块完全依赖内部的ESD保护电路去吸收ESD电流，即使ESD的余留下的尾波都有可能对这个模块中的微小模块造成严重的损伤。现有的内部ESD保护电路由于时间参数不够难以做到充分保护，增加ESD电流吸收时间参数将是很重要的改进。

在相关技术中，ESD保护电路钳位在电源和地之间。它保护半导体芯片中的核心电路。ESD保护电路是用于驱动一个N沟道钳位晶体管的栅极的动态电路。当其栅极被ESD事件期间驱动到高位时钳位晶体管将电流从电源分流到地。分压器产生驱动第一反相器的感应电压。检测电压通常比第一反相器的开关阈值低得多。当ESD电压到达尖峰时，检测电压上升，高于开关阈值，切换所述第一反相器的输出。一串反相器被第一反相器驱动，而最后一个反相器驱动钳位晶体管的栅极。当钳位晶体管开启时，一个延伸的n沟道晶体管驱动该最后一个反相器输入到低位，从而延长放电时间。一个滞后p沟道晶体管驱动第一反相器的输出为高电平，延迟钳位晶体管的导通。从而增加触发保护电路所需的电压。

在目前的电接地的ESD钳位电路中，通过R-C(电阻-电容)电路来检测ESD事件，通过调大节R-C参数可以优化导通时间参数，因此，如果要增加时间常数则需要增加电阻和电容的参数，从而增加了电路的面积，而且过大的电阻和电容参数也会导致电路工作上电时的电源到地的ESD钳位电路产生大峰值的电流泄漏；另外，相关技术的ESD钳位电路结构存在局限性，导致性能很难提高。

发明内容

针对相关技术中的上述问题，本发明提供了一种动态ESD钳位电路，以至少解决上述问题。

根据本发明，提供了一种动态静电放电(ESD)钳位电路，包括：一个VCC电压电源8；一个VSS接地电源9；一个用于ESD检测的栅极耦合晶体管3；连接在VCC电压电源8和栅极耦合晶体管3的栅极之间的耦合电容器1；连接在栅极耦合晶体管3和VSS接地电源9的栅极之间的一系列电阻2；钳位晶体管7，为多叉指结构，连接在VCC电压电源8和VSS接地电源9之间，用于在栅极电压的控制下导通与VSS接地电源9之间的通路以泄放ESD电流；反相器4，连接在栅极耦合晶体管3的漏极和钳位晶体管7的栅极之间，在ESD事件发生时，触发钳位晶体管7的栅极与漏极端子耦合；反馈晶体管5，连接在钳位晶体管7的栅极与栅极耦合晶体管3的漏极之间，在VCC电压电源8开启时导通VCC电压电源8到反相器4的输入极之间的电路连接；连接在钳位晶体管7的栅极和VSS接地电源9的栅极之间的电阻6。

通过本发明，采用比RC检测电路更为简单和敏感的栅极耦合晶体管来检测ESD事件，通过栅极耦合可以均匀地导通电路，并且，能够快速地响应，从而可以在超薄栅氧化层和薄电介质应用的微型设备上实现更好的ESD保护。