用于集成电路器件的静电放电保护器件制造技术

本发明专利技术描述了静电放电(ESD)保护器件和操作ESD保护器件的方法的实施例。在一个实施例中，集成电路(IC)器件的ESD保护器件包括：双极型绝缘栅场效应晶体管，配置为在ESD事件期间传导ESD电流；以及触发器器件，配置为在ESD事件期间触发双极型绝缘栅场效应晶体管。触发器器件包括：转换速率检测器，配置为检测ESD事件；驱动器级，配置为驱动双极型绝缘栅场效应晶体管；以及保持锁存器，配置为保持驱动器级接通，以利用对双极型绝缘栅场效应晶体管的漏极端子或源极端子上的预偏置不灵敏的驱动电压来驱动双极型绝缘栅场效应晶体管的栅极端子。本发明专利技术还描述了其他实施例。

【技术实现步骤摘要】
用于集成电路器件的静电放电保护器件
本专利技术实施例总体上涉及电子硬件和用于操作电子硬件的方法，更具体地，涉及静电放电(ESD)保护器件和用于为集成电路(IC)器件提供ESD保护的方法。
技术介绍
ESD保护电路可以集成到IC芯片上，以提供到地的低阻抗通道，从而防止IC基板的热损坏。被称作“轨头座栓(railclamp)”的一般ESD保护电路包括双极型绝缘栅场效应晶体管和用于在ESD冲击期间激活双极型绝缘栅场效应晶体管的触发器电路。典型地，双极型绝缘栅场效应晶体管是具有较大沟道宽度的η沟道MOSFET (NMOS)晶体管。然而，还能够使用具有较大沟道宽度的P沟道MOSFET (PMOS)晶体管作为双极型绝缘栅场效应晶体管。基于ESD保护器件的双极型绝缘栅场效应晶体管可以用于通过将ESD电流从电源域分流到接地域，来在ESD冲击期间防止IC芯片的电源域过热。 在诸如人体模型(HBM)测试、机器模型(MM)测试或带电器件模型(CDM)测试等ESD测试期间，要测试的IC芯片通常不上电。特殊类型的ESD脉冲是所谓的“系统级ESD脉冲”，如国际电工技术委员会(IEC)-61000-4-2标准中所描述的。与ΗΒΜ、丽或CDM脉冲不同，可以在对IC芯片上电或未上电时将这些系统级ESD脉冲传递至IC芯片。典型地，在不考虑当传递ESD脉冲时触发器电路可能被偏置到某电压电平的情况下，设计针对双极型绝缘栅场效应晶体管的传统触发器电路。然而，基于双极型绝缘栅场效应晶体管的ESD保护器件也可以用作针对在IC芯片上电以及未上电时传递的ESD脉冲的IC芯片的片上ESD保护。在具有传统触发器电路的轨头座栓用于保护IC芯片不受系统级ESD脉冲影响的情况下，当IC芯片处于上电状态时，轨头座栓的性能在对IC芯片施加系统级ESD脉冲时可能劣化。因此，需要用于在存在或不存在预偏置的情况下工作的基于双极型绝缘栅场效应晶体管的ESD保护器件的触发器电路，所述预偏置最大为IC芯片的最大允许电源电压。
技术实现思路
描述了 ESD保护器件和用于操作ESD保护器件的方法的实施例。在一个实施例中，一种用于IC器件的ESD保护器件包括:双极型绝缘栅场效应晶体管，配置为在ESD事件期间传导ESD电流；以及触发器器件，配置为在ESD事件期间触发双极型绝缘栅场效应晶体管。触发器器件包括:转换速率检测器，配置为检测ESD事件；驱动器级，配置为驱动双极型绝缘栅场效应晶体管；以及保持锁存器，配置为保持驱动器级接通，以利用对双极型绝缘栅场效应晶体管的漏极端子或源极端子上的预偏置不灵敏的驱动电压来驱动双极型绝缘栅场效应晶体管的栅极端子。由于驱动器电路可以利用对双极型绝缘栅场效应晶体管上的预偏置不灵敏的驱动电压来驱动双极型绝缘栅场效应晶体管，因此触发器电路的性能对双极型绝缘栅场效应晶体管上的预偏置不灵敏。因此，ESD保护电路可以用作针对ESD脉冲的IC器件的片上ESD保护，而与IC器件上电还是未上电无关。还描述了其他实施例。 在实施例中，一种用于IC器件的ESD保护器件包括:双极型绝缘栅场效应晶体管，配置为在ESD事件期间传导ESD电流；以及触发器器件，配置为在ESD事件期间触发双极型绝缘栅场效应晶体管。触发器器件包括:转换速率检测器，配置为检测ESD事件；驱动器级，配置为驱动双极型绝缘栅场效应晶体管；以及保持锁存器，配置为保持驱动器级接通，以利用对双极型绝缘栅场效应晶体管的漏极端子或源极端子上的预偏置不灵敏的驱动电压来驱动双极型绝缘栅场效应晶体管的栅极端子。 在实施例中，一种用于IC器件的ESD保护器件包括:双极型绝缘栅场效应晶体管，配置为在ESD事件期间传导ESD电流；以及触发器器件，配置为在ESD事件期间触发双极型绝缘栅场效应晶体管。双极型绝缘栅场效应晶体管的漏极端子和源极端子之一连接至施加了 IC器件的电源电压的电源节点。双极型绝缘栅场效应晶体管的源极端子和漏极端子中的另一个连接至施加了接地电压电压的接地节点。触发器器件包括:转换速率检测器，配置为检测ESD事件；驱动器级，配置为驱动双极型绝缘栅场效应晶体管的栅极端子；前级驱动器级，配置为一旦转换速率器件检测到ESD事件，就接通驱动器级；以及保持锁存器，配置为保持驱动器级驱动器级接通一段持续时间。转换速率检测器包括第一电容器和第一电阻器。驱动器级包括第一晶体管和第二电阻器。前级驱动器级包括第二晶体管和第三电阻器。保持锁存器包括第三晶体管、第二电容器和第四电阻器。 在实施例中，一种提供IC器件的ESD保护的方法包括:在IC器件的ESD事件期间触发双极型绝缘栅场效应晶体管；以及在ESD事件期间使用双极型绝缘栅场效应晶体管来传导ESD电流。触发双极型绝缘栅场效应晶体管包括:检测ESD事件；使用驱动器级来驱动双极型绝缘栅场效应晶体管的栅极端子；并且保持驱动器级接通，以利用对双极型绝缘栅场效应晶体管的漏极端子或源极端子上的预偏置不灵敏的驱动电压来驱动双极型绝缘栅场效应晶体管的栅极端子。 结合附图，通过本专利技术原理的示例的描述，本专利技术实施例的其他方面和优点将根据以下详细描述变得清楚。 【附图说明】 图1是根据本专利技术实施例的IC器件的示意性框图。 图2示出了 ESD事件期间图1中示出的IC器件的电压偏置和ESD电流路径的示例。 图3-5示出了图1中示出的ESD保护器件的三个实施例。 图6是示出了根据本专利技术实施例的提供IC器件的ESD保护的方法的处理流程图。 贯穿附图，类似附图标记可以用于标识类似的元件。 【具体实施方式】 容易理解，本文总体上描述以及附图中示意的实施例的组件能够按照多种不同配置来布置和设计。因此，图中所呈现的多个实施例的以下详细描述并不意在限制本公开的范围，但是仅表示多个实施例。尽管在附图中呈现了实施例的多个方面，但是附图不必按比例绘制，除非明确指定。 所描述的实施例在所有方面应仅视为示意性而非限制性。因此，本专利技术的范围由所附权利要求而不是该详细描述来指示。在权利要求等同性意义和范围内的所有改变应包含在它们的范围内。 贯穿本说明书，对特征、优点的引用或类似语言并不暗示可以利用本专利技术实现的所有特征和优点应当在或在任一单个实施例中。相反，引用特征和优点的语言应理解为表示，结合实施例描述的特定特征、优点或特性包括在至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书，对特征和优点的讨论和类似语言可以但不必指代相同实施例。 此外，在一个或多个实施例中，所描述的本专利技术特征、优点和特性可以按照任何适合的方式结合。本领域技术人员将认识到，根据本文的描述，可以在没有特定实施例的一个或多个特定特征或优点的情况下实践本专利技术。在其他情况下，特定实施例中的附加特征和优点未必存在于本专利技术的所有实施例中。 贯穿本说明书，对“一个实施例”、“实施例”的引用或类似语言表示结合所指示的实施例描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书，短语“在一个实施例中”、“在实施例中”和类似语言可以但不必均指代相同实施例。 图1是根据本专利技术实施例的IC器件100的示意性框图。在图1所示的实施例中，IC器件包括核心电路102和用于在ESD事件期间保护核心电路的ESD保护器件104，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于集成电路IC器件的静电放电ESD保护器件，所述ESD保护器件包括：双极型绝缘栅场效应晶体管，配置为在ESD事件期间传导ESD电流；以及触发器器件，配置为在ESD事件期间触发双极型绝缘栅场效应晶体管，所述触发器器件包括：转换速率检测器，配置为检测ESD事件；驱动器级，配置为驱动双极型绝缘栅场效应晶体管；以及保持锁存器，配置为保持驱动器级接通，以利用对双极型绝缘栅场效应晶体管的漏极端子或源极端子上的预偏置不灵敏的驱动电压来驱动双极型绝缘栅场效应晶体管的栅极端子。

【技术特征摘要】
2013.08.15 US 13/968,3371.一种用于集成电路IC器件的静电放电ESD保护器件，所述ESD保护器件包括: 双极型绝缘栅场效应晶体管，配置为在ESD事件期间传导ESD电流；以及 触发器器件，配置为在ESD事件期间触发双极型绝缘栅场效应晶体管，所述触发器器件包括: 转换速率检测器，配置为检测ESD事件； 驱动器级，配置为驱动双极型绝缘栅场效应晶体管；以及 保持锁存器，配置为保持驱动器级接通，以利用对双极型绝缘栅场效应晶体管的漏极端子或源极端子上的预偏置不灵敏的驱动电压来驱动双极型绝缘栅场效应晶体管的栅极端子。2.根据权利要求1所述的ESD保护器件，其中，保持锁存器包括电容器，并且所述电容器不直接连接至IC器件的电源节点和接地节点。3.根据权利要求2所述的ESD保护器件，其中，所述电容器配置为由ESD电流充电并且在ESD事件期间放电以保持驱动器级接通。4.根据权利要求1所述的ESD保护器件，其中，双极型绝缘栅场效应晶体管包括NMOS器件或PMOS器件。5.根据权利要求4所述的ESD保护器件，其中，选择双极型绝缘栅场效应晶体管的沟道宽度，使得ESD事件期间在双极型绝缘栅场效应晶体管上产生的电压降在预定临界值以下。6.根据权利要求4所述的ESD保护器件，其中，双极型绝缘栅场效应晶体管的漏极端子或源极端子连接至施加了 IC器件的电源电压的电源节点，双极型绝缘栅场效应晶体管的源极端子或漏极端子连接至施加了第二电压的第二节点，并且第二电压低于IC器件的电源电压。7.根据权利要求6所述的ESD保护器件，其中，第二电压是地电压。8.根据权利要求6所述的ESD保护器件，其中，驱动器级配置为对双极型绝缘栅场效应晶体管的栅极端子施加偏置，使得双极型绝缘栅场效应晶体管在ESD事件期间将ESD电流从电源节点分流到第二节点。9.根据权利要求6所述的ESD保护器件，其中，保持锁存器包括: NMOS晶体管，其中NMOS晶体管的源极端子连接至第二节点，并且NMOS晶体管的漏极端子连接至驱动器级；以及 电容器，连接至NMOS晶体管的栅极端子和双极型绝缘栅场效应晶体管的栅极端子。10.根据权利要求9所述的ESD保护器件，其中，驱动器级包括PMOS晶体管，PMOS晶体管的漏极端子连接至电容器和双极型绝缘栅场效应晶体管的栅极端子，并且PMOS晶体管的源极端子连接至电源节点。11.根据权利要求10所述的ESD保护器件，其中，保持锁存器和驱动器级各自还包括连接至电容器和第二节点的电阻器。12.根据权利要求10所述的ESD保护器件，其中，转换速率检测器包括: 第二电容器，连接至电源节点；以及 第一电阻器，连接至第二电容器和第二节点。13.根据权利要求12所述的ESD保护器件，其中，触发器器件还包括:前级驱动器级，配置为一旦转换速率检测器检测到ESD事件就接通驱动器级。14.根据权利要求13所述的ESD保护器件，其中，前级驱动器级包括: 第二 NMOS晶体管，其中第二 NMOS晶体管的栅极端子连接至第二电容器和第一电阻器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉耶斯·德拉德，保罗·卡彭，阿尔伯特·扬·惠清，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL