[发明专利]一种静电放电保护模块及应用其的装置

说明书

本发明提供了一种静电放电保护模块及应用其的装置。静电放电保护模块包括连接在第一电位和第二电位之间的RC检测单元和可控硅整流器单元，其中，RC检测单元，用于产生第一信号和第二信号；SCR单元，用于接收RC检测单元产生的第一信号和第二信号；其中，SCR单元还包括保护单元，由RC检测单元输出的第一信号或第二信号控制；在静电放电期间，RC检测单元产生的第一信号为低电平，第二信号为高电平，控制保护单元处于低阻状态，使得SCR单元工作并形成P‑N‑P‑N通路，为静电电流提供第一电流释放路径；在电路正常工作期间，RC检测单元产生的第一信号为高电平，第二信号为低电平，控制保护单元处于高阻状态，保护单元阻断SCR单元的P‑N‑P‑N通路，使得SCR单元不工作。

技术领域

本发明涉及半导体技术，特别是一种静电放电保护模块及应用其的装置。

背景技术

RC触发BIG-FET是一种常见的静电放电（ESD）轨钳（rail-clamp）电源保护结构，如图1所示，其通常具有较低的触发电压VT1，但由于同时具有较大的泄漏电流和较大的面积而难以适用于对泄漏电流或面积有限制的应用，例如，微控制器单元（MCU）。如图2所示，RC触发的可控硅整流器（SCR）结构是一种常见的ESD保护模块，其具有较低的泄漏电流、良好的面积效率和ESD鲁棒性，但由于其保持电压VH太低而仅能适用于低电压应用。堆叠的SCR结构或与二极管链相串联的SCR结构已被证明可以增加保持电压VH，但同时其触发电压VT1也会升高。传统的基于 SCR 的 ESD 设备无法在一些情况下（例如充电器件模型CDM）快速瞬态事件中快速做出反应。

因此，有必要提出一种ESD保护模块，以解决现有技术中存在的问题，加快响应速度，降低触发电压VT1，提高保持电压VH，并提高ESD鲁棒性。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种静电放电保护模块及应用其的装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种静电放电（ESD）保护模块，包括连接在第一电位和第二电位之间的RC检测单元和可控硅整流器(SCR)单元，其中，RC检测单元，用于产生第一信号和第二信号；SCR单元，用于接收RC检测单元产生的第一信号和第二信号；其中，SCR单元还包括保护单元，由RC检测单元输出的第一信号或第二信号控制；在静电放电期间，RC检测单元产生的第一信号为低电平，第二信号为高电平，控制保护单元处于低阻状态，使得SCR单元工作并形成P-N-P-N通路，为静电电流提供第一电流释放路径；在电路正常工作期间，RC检测单元产生的第一信号为高电平，第二信号为低电平，控制保护单元处于高阻状态，保护单元阻断SCR单元的P-N-P-N通路，使得SCR单元不工作。

可选地，RC检测单元包括并联连接在第一电位和第二电位之间的RC触发电路、反相电路和放电电路；其中，RC触发电路用于产生触发信号；反相电路与RC触发电路的输出端连接，用于输出与RC触发电路输出的触发信号反相的第一信号；放电电路与反相电路的输出端连接，用于输出第二信号并为静电电流提供第二电流释放路径。

可选地，SCR单元包括串联连接在第一电位和第二电位之间的N阱电阻和第一NPN型三极管，以及串联连接在第一电位和第二电位之间的PNP型三极管和P阱电阻。

可选地，保护单元为第二NPN型三极管，其集电极接收第一信号，基极接收第二信号，发射极接收第一信号；在静电放电期间，保护单元与SCR单元共同形成P-N-P-(N+)-N通路；在电路正常工作期间，保护单元形成N+保护带，阻断SCR单元的P-N-P-N通路。

可选地，第二NPN型三极管的发射极采用分段和环绕型结构。

可选地，保护单元包括连接在SCR单元阴极与第二电位之间的第一开关管，开关管受RC检测单元输出的第一信号或第二信号控制；在静电放电期间，第一开关管导通，使得SCR单元工作并形成P-N-P-N通路，为静电电流提供第一电流释放路径；在电路正常工作期间，第一开关管关断，使得SCR单元不工作。