发明名称 具有用于多个指状物开启的同时及分散式自行偏压之静电放电保护装置
摘要 一种静电放电(ESD)保护电路(150),包括具有保护电路的半导体积体电路(IC)的同时偏压多个指状物导通MOS装置。该ESD保护电路包括一多个指状物NMOS电晶体(100),其中每个指状物具有:一汲极与源极,其分别耦合到积体电路的一输入/输出垫(20)与接地(15)之间;及一闸极,用以偏压该指状物。一ESD侦测器(310)包括一PMOS电晶体(311),该PMOS电晶体具有:一源极,用以耦合到积体电路的该输入/输出垫;又一闸极,其系耦合到积体电路的一供应电压(90)。一寄生电容(900)是在积体电路的该电源供应线与接地之间形成。具有一第一二极体(321)之一转移电路(320)是在该PMOS电晶体的汲极与该NMOS电晶体的每个指状物的闸极之间耦合。
申请公布号 TW573346 申请公布日期 2004.01.21
申请号 TW091114986 申请日期 2002.07.05
申请人 沙诺夫股份有限公司 发明人 约翰 亚默;马库斯 保罗 乔斯夫 摩根斯;菲利普 克齐罗 乔唯瓦克;康诺利斯 克利斯汀 鲁斯
分类号 H01L23/60 主分类号 H01L23/60
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种用于ESD保护之具有复数个指状物的金属氧化物半导体装置(100),其中该等复数个指状物(151.153)之每一指状物包含:一P型井(104);复数个N+型汲极区域(122),其是散置在该P型井,该N+型汲极区域系耦合到一高电位;复数个N+源极区域(124),其系散置在该P型井,且实质是与该等复数个散置N+型汲极区域平行,该等N+型源极区域系耦合接地(15);一闸极区域(116),其系配置在该等复数个散置N+型汲极区域与复数个散置N+型源极区域与在该P型井区域之间;及一第一复数个P+型局部基材带区域(120D),其系在其间散置,且从该等复数个散置N+型汲极区域电隔离;一第二复数个P+型局部基材带区域(120S),其系在其间散置,且从该等复数个散置N+型源极区域电隔离,其中至少两指状物的第一及第二复数个P+型基材带区域的该等P+型局部基材带区域之至少一是电气连接;及耦合到任一元件的每个指状物之闸极区域包含一预驱动器电路(600.601)、接地(15)、与该等第一及第二复数个P+局部基材带区域。2.如申请专利范围第1项之金属氧化物半导体装置,其中该等第一及第二复数个P+型基材带系接地,该等第一及第二复数个基材带与该等复数个散置N+型汲极区域系形成一相对复数个二极体(125)。3.如申请专利范围第1项之金属氧化物半导体装置,其中该金属氧化物半导体装置的该等复数个指状物包含主动指状物(153)与虚拟ESD指状物(151)之至少一组。4.如申请专利范围第3项之金属氧化物半导体装置,其中该等主动指状物的该等闸极系耦合到该预驱动器。5.如申请专利范围第4项之金属氧化物半导体装置,其中在放电(ESD)事件期间,该等主动与虚拟ESD指状物的该至少一组的第一及第二复数个P+型基材带的该至少一组系电气耦合到该垫。6.一种具有保护电路的半导体积体电路(IC)之ESD保护电路(150),其包含:一多个指状物NMOS电晶体(100),每个指状物具有一汲极与源极,且分别耦合在积体电路的一输入/输出垫(20)与接地(15)之间,且每个指状物的一闸极是用于该指状物的偏压;一ESD侦测器(310),其具有一PMOS电晶体(311),该PMOS电晶体包含:一源极,其系耦合到积体电路的该输入/输出垫;及一闸极,其系耦合到积体电路的一第一供应电压(90);一寄生电容(900),其系在积体电路的电源供应线与接地之间形成;及一转移电路(320),其具有一第一二极体(321),其中阴极与阳极系分别耦合到该PMOS电晶体的汲极与该NMOS电晶体的每个指状物的闸极。7.如申请专利范围第6项的ESD保护电路,其中该多个指状物NMOS电晶体系进一步包含复数个主动指状物(153)与复数个ESD虚拟指状物(151),其中该等主动指状物的闸极系耦合到该第一二极体与一预驱动器(600)。8.如申请专利范围第7项之静电放电保护电路,其进一步包含:一第一接地电阻(801),其系耦合在该转移电路(320)与接地之间。9.如申请专利范围第8项之静电放电保护电路,其中该转移电路系进一步包含一第二二极体(322),其中该第二二极体的阴极与阳极系分别耦合到该PMOS电晶体(311)的汲极与该第一接地电阻(801),该第二二极体系进一步耦合到该ESD虚拟指状物(151)的闸极。10.如申请专利范围第9项之静电放电保护电路,其系进一步包含一第二接地电阻(800),其系耦合在该PMOS电晶体的汲极与接地之间。11.如申请专利范围第10项之静电放电保护电路,其系进一步包含:一电压限制器(330),其系耦合在该转移电路与接地之间。12.一种具有保护电路的半导体积体电路(IC)之静电放电保护电路,其包含:一多个指状物NMOS电晶体(100),每个指状物具有一汲极与源极,且分别耦合在积体电路的一输入/输出垫(20)与接地(15)之间,每个多个指状物NMOS电晶体的闸梗系耦合到积体电路的一预驱动器(600);一PMOS电晶体(311),其具有:一源极,其系耦合到积体电路的该输入/输出垫;一闸极,其系耦合到积体电路的一供应电压(90);一寄生电容(900),其系在积体电路的该电源供应线与接地之间形成;至少一局部基材带(120),其系在多个指状物NMOS电晶体附近形成,而且耦合到该PMOS电晶体的汲极。13.一种具有保护电路的半导体积体电路(IC)之静电放电保护电路(150),其包含:一共射极-共基极叠接的多个指状物NMOS电晶体(100),每个指状物具有一第一电晶体(1012)及一第二电晶体(1014),该第一电晶体(1012)的汲极与该第二电晶体(1014)的源极系分别耦合在积体电路的一输入/输出垫(20)与接地(15)之间,该第一电晶体的源极系耦合到该第二电晶体的汲极,且每个指状物的每个电晶体(1012.1014)的一闸极是用于将该指状物偏压;一静电放电侦测器(310),其具有一PMOS电晶体(311),且包含:一源极,其系耦合到积体电路的该输入/输出垫;及一N型井带(377),其系耦合到该PMOS电晶体的闸极;一寄生电容(900),其系在积体电路的该电源供应线与接地之间形成;一转移电路(320),其包含:一第一二极体(321),其具有阳极与阴极,且分别耦合到该PMOS电晶体的汲极与该NMOS电晶体(100)的每个指状物的该第二电晶体(1014)的闸极;及一第二二极体(325),其具有阳极与阴极,且分别耦合到该PMOS电晶体的闸极、与该NMOS电晶体的每个指状物的该第一电晶体(1012)的汲极;及复数个串联耦合二极体(372),其系在一电源供应线(90)与该PMOS电晶体(311)的闸极之间耦合,其中串联耦合二极体的阴极与阳极系分别指向该电源供应线(90)与该PMOS电晶体(311)的闸极。14.一种具有保护电路的半导体积体电路(IC 10)之静电放电保护电路(150),其包含:一共射极-共基极叠接的多个指状物NMOS电晶体(100),每个指状物具有一第一电晶体(1012)及一第二电晶体(1014),该第一电晶体(1012)的汲极与该第二电晶体(1014)的源极系分别耦合在积体电路的一输入/输出垫(20)与接地(15)之间,该第一电晶体的源极系耦合到该第二电晶体的汲极,且每个指状物的每个电晶体(1012.1014)的一闸极是用于将该指状物偏压;一PMOS电晶体(311),其具有:一源极,其系耦合到积体电路的该输入/输出垫;及一闸极,其系耦合到一N型井;一二极体链(372),其包含在该电源供应线(90)与该PMOS电晶体(311)的闸极之间耦合的复数个串联耦合二极体,其中该串联耦合二极体的阴极与阳极系分别指向该电源供应线(90)与该PMOS电晶体(311)的闸极;一寄生电容(900),其系在积体电路的该电源供应线与接地之间形成;及至少一局部基材带(120),其系在多个指状物NMOS电晶体的附近形成,而且耦合到该PMOS电晶体的汲极。图式简单说明:图1系描述本发明的一多个指状物开启NMOS ESD/驱动器装置的上视设计图;图2A-2C系描述分别沿着图1的a--a'、b--b'、和c--c'的NMOS ESD/驱动器装置截面设计图;图3系描述具有本发明的一多个指状物NMOS装置与ESD保护电路的一部分积体电路(IC)方块图;图4系描述图3的多个指状物NMOS装置与ESD保护电路的一第一具体实施例图,其包括NMOS装置的主动与被动指状物;图5系描述图3的多个指状物NMOS装置与ESD控制电路的一第二具体实施例图,其包括一受控制闸极电压限制器及一预驱动器控制;图6系描述图3的多个指状物NMOS装置与ESD控制电路的一第三具体实施例图,其具有一基材泵;图7系描述用于过电压容许应用的图3多个指状物NMOS装置与ESD控制电路的一第四具体实施例图;图8系描述图3多个指状物NMOS装置与ESD控制电路的一第五具体实施例图,其具有一基材泵。图9系描述用于过电压容许应用的图3的多个指状物NMOS装置与ESD控制的一第六具体实施例图;图10系描述用于过电压容许应用的图3的多个指状物NMOS装置与ESD控制的一第七具体实施例图;图11系描述耦合到图3的NMOS装置与ESD控制电路的一虚拟ESD预驱动器图;图12A至12D系描述图3的虚拟ESD驱动器、ESD驱动器与预驱动器控制的各种不同具体实施例图;及图13系描述本发明的一矽控制整流器(SCR)与PMOS侦测器图。
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