[发明专利]用于低泄漏应用的ESD保护电荷泵有源钳位

说明书

所描述的示例包括静电放电(ESD)保护电路(100)，该ESD保护电路(100)包括：分流晶体管(MN0)，其耦合在第一电源节点(106)和第二电源节点(108)之间；感测电路(105)，其响应于检测到的由ESD应力事件引起的第一电源节点(106)的电压(VDD)的变化而递送控制电压信号(VG)以导通分流晶体管(MN0)；以及电荷泵电路(104)，其响应于控制电压信号(VG)将分流晶体管(MN0)导通而提升控制电压信号(VG)。

背景技术

集成电路(IC)经常通过与带电体(例如，人)接触而经受静电放电(ESD)事件，该带电体在IC的一个或更多个引脚、焊盘或端子处引起高电压。当电荷量超过通过IC的电传导路径的能力时，ESD事件可能通过热失控和所导致的结短路和/或电介质击穿，导致金属氧化物半导体(MOS)电路中的栅结短路，从而损坏IC。可以在IC中提供保护电路(诸如钳位电路)，以使ESD电流在两个电源节点之间分流。然而，ESD分流晶体管通常非常大以传导大量的ESD相关电流。大尺寸的分流晶体管减小了集成电路中其他电路的空间，并且还增加了分流晶体管泄漏电流，从而增加了电路功耗。

发明内容

所描述的示例提供ESD保护电路，其具有分流晶体管，连同感测电路以及电荷泵电路，该分流晶体管耦合在电源节点之间，该感测电路响应于检测到的ESD应力事件而递送控制电压信号以导通分流晶体管，并且该电荷泵电路响应于控制电压信号将分流晶体管导通而提升控制电压信号。电荷泵增强了分流晶体管的导通状态驱动，以促进增加的分流电流能力和/或对于给定水平的ESD保护允许使用比其他方式所需的更小的分流晶体管。提升控制电压信号并减小分流晶体管尺寸减小整体ESD保护电路尺寸，并减小分流晶体管泄漏电流，从而提高电路功率效率。在某些示例中，阻挡电路防止从电荷泵到受保护电源节点的电流流动，并且允许来自受保护节点的电流流动以对电荷泵电路的电容器充电。在某些示例中，电荷泵电路包括电容器、触发晶体管，以及一个或更多个反相器，其在分流晶体管截止时对电容器充电，并且响应于控制电压信号将分流晶体管导通而将电容器放电以提升控制电压信号。

附图说明

图1是根据一个实施例的ESD保护电路的示意图，该ESD保护电路包括分流晶体管、用于基于检测到的ESD事件导通分流晶体管的感测电路、二极管连接的MOS晶体管阻挡电路，以及用于提升分流晶体管驱动信号的电荷泵。

图2是示出根据另一实施例的包括形成ESD保护电路中的电荷泵的开关电路的CMOS反相器级的示例电荷泵的进一步细节的示意图。

图3是根据另一实施例的使用二极管阻挡电路的另一示例ESD保护电路的示意图。

图4是图1的ESD保护电路中的栅极电压、焊盘电压和ESD电流的信号图。

图5是用于具有大分流晶体管的标准有源钳位和具有较小分流晶体管的图1的ESD保护电路的焊盘电压的信号图。

图6是用于具有类似尺寸的分流晶体管的标准有源钳位和图1的ESD保护电路的焊盘电压的信号图。

图7是根据另一实施例的包括图1的ESD保护电路的IC的示意图。

具体实施方式

在附图中，相同的附图标记始终表示相同的元件，并且各种特征不一定按比例绘制。在本说明书中，术语“耦合”或“耦接”包括间接或直接电连接或间接或直接机械连接或其组合。例如，如果第一设备耦合到第二设备或与第二设备耦合，则该连接可以通过直接电连接，或通过经由一个或更多个中间设备和连接的间接电连接。