ESD电源保护电路、工作电源和芯片制造技术

本申请涉及一种ESD电源保护电路、工作电源和芯片。其中，ESD电源保护电路包括第一保护电路和第二保护电路，使得大部分ESD电流通过包括第一单向导电器件第二单向导电器件和钳位电路的第一保护电路进行泄放流，小部分ESD电流到达芯片的输入端，再通过包括MOS管PM1和MOS管NM1的第二保护电路泄放ESD电流，从而将内部电路电压钳位在设定电压之间，该设定电压为根据动作电源的电压、MOS管NM1和PM1的阈值电压决定，保护芯片内部电路。相较于传统技术中利用寄生二极管泄放或雪崩击穿泄放，本申请通过主动泄放的模式，实现了钳位电压更低、触发电压更低、泄放路径更短、导通电阻更小、相同泄放能力下寄生电容更小，能有效保护低压电路。路。路。

【技术实现步骤摘要】
ESD电源保护电路、工作电源和芯片


[0001]本申请涉及ESD保护
，特别是涉及一种ESD电源保护电路、工作电源和芯片。

技术介绍

[0002]ESD失效已成为威胁当前集成电路可靠性的重要因素之一。ESD事件可能出现在芯片生产制造、封测、贴片以及输运等各个环节中，由于作业过程避免不了接触摩擦行为，这会产生大量的电荷积累，这过程可能使得芯片带电或者是设备带电。当积累电荷没能及时的泄放，接触到芯片的引脚就会顺着引脚流入到芯片内部，这一过程产生的瞬态ESD电流可能达到数安培以上，会威胁内部器件的栅氧化层可靠性，导致形成栅氧化层缺陷甚至氧化层击穿，或导致内部金属走线或器件直接发热烧毁。
[0003]在实现过程中，专利技术人发现传统技术中至少存在如下问题：传统技术中钳位电压较高。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高钳位电压的ESD电源保护电路、工作电源和芯片。
[0005]为了实现上述目的，一方面，本专利技术实施例提供了一种ESD电源保护电路，包括第一保护电路和第二保护电路；第一保护电路包括第一单向导电器件、第二单向导电器件和钳位电路；第一单向导电器件的第一端连接钳位电路的一端，且用于连接工作电源，第二端连接PAD引脚；第一单向导电器件的导电方向为从PAD引脚至工作电源；第二单向导电器件的第一端连接钳位电路的另一端，且用于连接公共地，第二端连接PAD引脚；第二单向导电器件的导电方向为从公共地至PAD引脚；第二保护电路包括MOS管NM1和MOS管PM1；MOS管NM1的栅极用于连接公共地，漏极连接用于连接工作电源，源极分别连接第一单向导电器件的第二端、PAD引脚、第二单向导电器件的第二端和MOS管PM1的源极，且用于连接芯片，衬底连接公共地；MOS管PM1的栅极用于连接工作电源，漏极连接公共地，衬底用于连接工作电源。
[0006]在其中一个实施例中，钳位电路包括RC电路、MOS管PM2、MOS管NM2和MOS管NM3；RC电路的第一端连接MOS管PM2的源极且用于连接工作电源，第二端分别连接MOS管PM 2的栅极和MOS管NM2的栅极，第三端连接MOS管NM2的源极且用于连接公共地；MOS管PM2的漏极分别连接MOS管NM3的栅极和MOS管NM2的漏极；MOS管NM2的源极用于连接公共地；MOS管NM3的源极连接公共地，漏极连接工作电源。
[0007]在其中一个实施例中，RC电路包括电阻和电容；电阻的一端用于连接工作电源，另一端分别连接MOS管PM 2的栅极、MOS管NM2的栅极和电容的一端；电容的另一端连接公共地。
[0008]在其中一个实施例中，MOS管PM2为PMOS管；MOS管NM2为NMOS管；MOS管NM3为NMOS管。
[0009]在其中一个实施例中，还包括第一限流器件和第二限流器件；MOS管NM1的栅极通过第一限流器件连接公共地；MOS管PM1的栅极通过第二限流器件连接工作电源。
[0010]在其中一个实施例中，还包括第三限流器件；第一单向导电器件的第二端、第二单向导电器件的第二端和PAD引脚均通过第三限流器件连接MOS管NM1的源极。
[0011]在其中一个实施例中，第一单向导电器件为二极管D1；第二导电器件为二极管D2；二极管D1的阳极连接PAD引脚，阴极连接钳位电路的一端，且用于连接工作电源；二极管D2的阳极连接钳位电路的另一端，且用于连接公共地，阴极连接PAD引脚。
[0012]在其中一个实施例中，MOS管PM1为PMOS管；MOS管NM1为NMOS管。
[0013]一方面，本专利技术实施例还提供了一种工作电源，包括如上述任一项的ESD电源保护电路。
[0014]另一方面，本专利技术实施例还提供了一种芯片，包括如上述任一项的ESD电源保护电路。
[0015]上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：上述ESD电源保护电路，使得大部分ESD电流通过包括第一单向导电器件第二单向导电器件和钳位电路的第一保护电路进行泄放流，小部分ESD电流到达芯片的输入端，再通过包括MOS管PM1和MOS管NM1的第二保护电路泄放ESD电流，从而将内部电路电压钳位在设定电压之间，该设定电压为根据动作电源的电压、MOS管NM1和PM1的阈值电压决定，保护芯片内部电路。相较于传统技术中利用寄生二极管泄放或雪崩击穿泄放，本申请通过主动泄放的模式，实现了钳位电压更低、触发电压更低、泄放路径更短、导通电阻更小、相同泄放能力下寄生电容更小，适合于低压电路窄的ESD设计窗口，能有效保护内部低压电路。
附图说明
[0016]通过附图中所示的本申请的优选实施例的更具体说明，本申请的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。
[0017]图1为一个实施例中ESD电源保护电路的第一示意性结构框图；图2为一个实施例中ESD电源保护电路的第二示意性结构框图；图3为一个实施例中ESD电源保护电路的第三示意性结构框图；图4为一个实施例中ESD电源保护电路的第四示意性结构框图；图5为一个实施例中ESD电源保护电路的第五示意性结构框图。
具体实施方式
[0018]为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
[0019]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
[0020]可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。
[0021]可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
[0022]在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
[0023]传统技术中，一般采用基于双二极管的电源轨钳位电路和局部GGNMOS钳位电路来进行ESD保护。然而基于双二极管的电源轨钳位电路，由于反向二极管泄放电流能力很弱且电阻较大，因此需要通过搭配电源钳位电路泄放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种ESD电源保护电路，其特征在于，包括第一保护电路和第二保护电路；所述第一保护电路包括第一单向导电器件、第二单向导电器件和钳位电路；所述第一单向导电器件的第一端连接所述钳位电路的一端，且用于连接工作电源，第二端连接PAD引脚；所述第一单向导电器件的导电方向为从所述PAD引脚至所述工作电源；所述第二单向导电器件的第一端连接所述钳位电路的另一端，且用于连接公共地，第二端连接所述PAD引脚；所述第二单向导电器件的导电方向为从所述公共地至所述PAD引脚；所述第二保护电路包括MOS管NM1和MOS管PM1；所述MOS管NM1的栅极用于连接所述公共地，漏极连接用于连接所述工作电源，源极分别连接所述第一单向导电器件的第二端、所述PAD引脚、所述第二单向导电器件的第二端和所述MOS管PM1的源极，且用于连接芯片，衬底连接所述公共地；所述MOS管PM1的栅极用于连接所述工作电源，漏极连接所述公共地，衬底用于连接所述工作电源。2.根据权利要求1所述的ESD电源保护电路，其特征在于，所述钳位电路包括RC电路、MOS管PM2、MOS管NM2和MOS管NM3；所述RC电路的第一端连接所述MOS管PM2的源极且用于连接所述工作电源，第二端分别连接所述MOS管PM 2的栅极和所述MOS管NM2的栅极，第三端连接所述MOS管NM2的源极且用于连接公共地；所述MOS管PM2的漏极分别连接所述MOS管NM3的栅极和所述MOS管NM2的漏极；所述MOS管NM2的源极用于连接所述公共地；所述MOS管NM3的源极连接所述公共地，漏极连接所述工作电源。3.根据权利要求2所述的ESD电源保护电路，其特征在于，所述RC电...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄泽鑫，胡伟佳，
申请(专利权)人：珠海市杰理科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：