【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及esd器件，具体涉及一种深洄滞电源钳位器防闩锁方法。
技术介绍
1、静电放电(electrostatic discharge，esd)是集成电路(integrated circuit，ic)可靠性的主要威胁。尤其在cmos工艺的特征尺寸缩小到纳米范围时，片上esd防护的设计和实现变得越来越具有挑战性。图1所示为典型全芯片esd防护方案，其中电源钳位器(power esd clamp)用来泄放“vdd轨-vss轨”之间的静电。遭遇esd脉冲时，电源钳位器应迅速导通以泄放esd电荷；电路正常工作时，电源钳位器应及时切断，以将vdd轨钳位为电源电压。很显然，合理的esd设计窗口应位于[1.1vdd，0.9vbr]区间，如图2所示，其中vdd是电源电压，vbr是栅极氧化物击穿电压。
2、若esd防护器件开启后的保持电压(图2中的(vh、ih))低于vdd，则当esd脉冲消失后，esd防护器件仍将一直处于开启状态。此刻，esd防护器件发生闩锁，esd器件中的大电流产生大热量，esd器件及整个电路，都可能发生不可逆转的损毁。
3、深洄滞esd防护器件如可控硅(silicon-controlled rectifier，scr)、ggnmos(grounded grid nmos)等以其低寄生电容、高面积效率和优异的鲁棒性在esd保护应用中极具竞争力。然而，该类器件的i-v曲线呈现深洄滞特性(如图2所示)。比如典型scr器件具有约20v-30v的高触发电压和约1v-2v的低保持电压。因此，一般情况下，scr
4、如果将深洄滞esd防护器件用作电源钳位器，则需要降低其触发电压、增加其保持电压，以避免氧化物过应力和器件闩锁。通过辅助触发技术，该类器件的触发电压可以降低到3～4v。相比之下，提升其保持电压则很困难。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种深洄滞电源钳位器防闩锁方法，不同于提升保持电压防止esd器件闩锁的常规思路，而是在其充分泄放esd电荷后，在esd电流通路上设置阻塞，自动切断其esd电流泄放路径，使esd防护器件及时恢复关断状态，将vdd轨钳位为电源电压，进而有效防止闩锁。解决了典型scr器件不能作为电源钳位器的难题。
2、为了达到上述目的，提供了一种深洄滞电源钳位器防闩锁方法，包括以下步骤：
3、s1、esd脉冲步骤：侦测esd脉冲；
4、s2、esd电荷泄放步骤：在侦测到esd脉冲时，开启电源钳位器泄放esd电荷；
5、s3、电源钳位器开启状态延迟步骤：在esd脉冲消失后，使电源钳位器的开启状态延迟设定时长；
6、s4、电源钳位器关断步骤：在电源钳位器的esd电流泄放通道上自动建立阻塞，切断esd电流泄放通道，使电源钳位器恢复为关断状态；
7、s5、根据步骤s1-s4的原理制作集成电路，并将该集成电路的输出端作为shut端，以及与典型scr器件的shut端子连接在一起，使典型scr器件能作为电源钳位器。
8、进一步，所述步骤s1中，通过esd侦测模块侦测esd脉冲，所述esd脉冲侦测模块跨接在电源vdd和地线vss之间，由电阻r和电容c1串联构成，其中，电阻r跨接在vss和侦测信号输出节点之间，电容c1跨接在vdd和侦测信号输出节点之间。
9、所述步骤s3中，通过延迟模块中电容c2的放电作用使电源钳位器实现开启状态延迟，所述电容c2通过电流镜模块充电，所述电容c2的充放电控制信号通过充放电控制模块生成。
10、所述电流镜模块用于为延迟模块中的电容c2提供充电电流，跨接在电源vdd和地线vss之间，为一基本镜像电流源，包含第一nmos管，用来设置该镜像电流源的基准电流。
11、所述充放电控制模块用于生成延迟模块中电容c2的充放电控制信号，跨接在电源vdd和地线vss之间；由第一pmos管和第二nmos管构成，第一pmos管的源极接vdd，第二nmos管的源极接vss，二者的漏极连接在一起，并连接至镜像电流源的镜像电流输出端；第二nmos管的栅极连接esd脉冲侦测模块的侦测信号输出节点。
12、所述步骤s4中，通过反相器模块为电源钳位器提供关断控制信号，在电源钳位器内部的esd电流通路上建立阻塞，跨接在电源vdd和地线vss之间；由两级反相器串联构成，第二级反相器的输出信号输入到电源钳位器的关断控制端，第一级反相器的输出同时连接至第一nmos和第一pmos管的栅极。第一级反相器的输入与第一pmos管的栅极相接；
13、所述延迟模块跨接在第一级反相器的输入端和vss之间，与第二nmos管管形成并联。
14、将esd脉冲侦测模块、电流镜模块、反相器模块、延迟模块和充放电控制模块集成为一个集成电路，所述集成电路的第二级反相器的输出端作为shut端，并与scr器件的shut端子连接在一起。
15、进一步，所述第一级反相器的输出用作电源钳位器的辅助触发信号。
16、进一步，在典型scr器件的n-well中的两个p+区之间再添加一个p+扩散区，记为trigger，并与所述集成电路的第一级反相器的输出端相连。
17、原理及优点：
18、1.首先自动侦测esd脉冲；一旦侦测到esd脉冲，则主动触发电源钳位器以迅速开启；esd脉冲消失后该钳位器的开启状态还会延迟一段时间，以充分泄放esd电流；随后，在电源钳位器的esd电流泄放通道上自动建立阻塞、进而自动切断该通道，使电源钳位器恢复为关断状态。
19、2.电路正常工作时，第二nmos管关断，第一pmos管导通，vdd经第一pmos管给延迟模块中的电容充电，该电容的电压上升到第一级反相器的阈值并保持不变，第二级反相器输出为高电平，保证电源钳位器被可靠地关断；
20、当vdd管脚上遭遇esd脉冲时，第二nmos管迅速导通，延迟单元中的电容通过第二nmos管管放电。同时，在该电容上的电压下降到反相器阈值电压之前，电流镜保持导通状态，这加速了延迟单元中电容的放电进程，促进反相器模块迅速倒相，第二级反相器输出信号迅速跳变为低电平，进而触发电源钳位器迅速开启以泄放esd应力；
21、当esd脉冲撤销后，第二级反相器输出信号的低电平会保持一段时间，以充分泄放esd电流。之后，该反相器输出信号会自动跳变为高电平，在电源钳位器内部的esd电流通路上建立阻塞(block)，进而切断该器件中导通的esd电流通路，使电源钳位器恢复为关断状态，这可有效防止电源钳位器的闩锁。
22、3.无需对深洄滞电源钳位器开展防闩锁设计；
23、4.本方案集esd脉冲侦测、esd电流充分泄放和电源钳位器自动关断等功能于一体，硅(si)的面积效率高。同时解决了典型scr器件不能直接用作电源钳位器的这一难题。
24、5.在典型scr器件的n-本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种深洄滞电源钳位器防闩锁方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种深洄滞电源钳位器防闩锁方法，其特征在于：所述步骤S1中，通过ESD侦测模块侦测ESD脉冲，所述ESD脉冲侦测模块跨接在电源VDD和地线VSS之间，由电阻R和电容C1串联构成，其中，电阻R跨接在VSS和侦测信号输出节点之间，电容C1跨接在VDD和侦测信号输出节点之间；
3.根据权利要求2所述的一种深洄滞电源钳位器防闩锁方法，其特征在于：所述第一级反相器的输出用作电源钳位器的辅助触发信号。
4.根据权利要求3所述的一种深洄滞电源钳位器防闩锁方法，其特征在于：在典型SCR器件的N-well中的两个P+区之间再添加一个P+扩散区，记为Trigger，并与所述集成电路的第一级反相器的输出端相连。
【技术特征摘要】
1.一种深洄滞电源钳位器防闩锁方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种深洄滞电源钳位器防闩锁方法，其特征在于：所述步骤s1中，通过esd侦测模块侦测esd脉冲，所述esd脉冲侦测模块跨接在电源vdd和地线vss之间，由电阻r和电容c1串联构成，其中，电阻r跨接在vss和侦测信号输出节点之间，电容c1跨接在vdd和侦测信号输出...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙康明，
申请(专利权)人：重庆开放大学重庆工商职业学院，
类型：发明
国别省市：
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