靜電放電(ESD)箝位接通時間控制的制作方法
本發(fā)明涉及電子電路，尤其涉及一種用于控制靜電放電(esd)保護電路中的箝位操作的裝置及方法。
背景技術(shù)：
esd保護用于半導(dǎo)體裝置中，例如集成電路(ic)、裸片、芯片、soc(芯片上系統(tǒng))，及類似物。半導(dǎo)體裝置具有導(dǎo)電接口，例如金屬引腳或焊球，以用于信號輸入/輸出及電力供應(yīng)。然而，導(dǎo)電接口還提供潛在電路徑，其將與esd事件相關(guān)聯(lián)的外部電荷傳導(dǎo)到半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部組件中。為了保護內(nèi)部組件免于歸因于esd的損壞，將半導(dǎo)體裝置配備有在半導(dǎo)體裝置的電力軌之間包含軌箝位的esd保護電路。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
一方面，本發(fā)明描述一種裝置，其包括：經(jīng)配置以進行以下操作的電路：檢測一或多個電壓軌處的靜電放電(esd)事件的發(fā)生，經(jīng)由箝位觸發(fā)路徑激活esd箝位電路以為esd電流提供放電路徑，及經(jīng)由與所述箝位觸發(fā)路徑并聯(lián)的保持路徑將所述esd箝位電路的柵極電壓維持為大于預(yù)定閾值。
另一方面，本發(fā)明描述一種方法，所述方法包括：檢測一或多個電壓軌處的靜電放電(esd)事件的發(fā)生；經(jīng)由箝位觸發(fā)路徑激活esd箝位電路以為esd電流提供放電路徑；及經(jīng)由與所述箝位觸發(fā)路徑并聯(lián)的保持路徑將所述esd箝位電路的柵極電壓維持為大于預(yù)定閾值。
另一方面，本發(fā)明描述一種裝置，其包括：經(jīng)配置以進行以下操作的電路：針對esd箝位電路對esd事件的發(fā)生的響應(yīng)將觸發(fā)信號與接通時間控制信號解耦，及獨立于供應(yīng)軌電壓被動地控制所述esd箝位電路的接通時間。
附圖說明
在結(jié)合附圖考慮時，通過參考以下詳細(xì)描述將容易地獲得并變得更加理解本發(fā)明的更完全了解及其許多伴隨優(yōu)點，其中：
圖1是根據(jù)某些實施例的相關(guān)技術(shù)的基于突返的纜線靜電放電(cesd)保護電路的示范性示意圖；
圖2是根據(jù)某些實施例的相關(guān)技術(shù)的主動箝位cesd保護電路的示范性示意圖；
圖3是根據(jù)某些實施例的具有動態(tài)時間常量調(diào)整的相關(guān)技術(shù)的軌箝位esd保護電路的示范性示意圖；
圖4是根據(jù)某些實施例的多路徑多時間常量esd保護電路的示范性概略圖；
圖5是根據(jù)某些實施例的多路徑多時間常量esd保護電路的示范性示意圖；
圖6是根據(jù)某些實施例的esd箝位電路控制過程的示范性流程圖；
圖7是根據(jù)某些實施例的說明esd箝位電路電路的觸發(fā)路徑及保持路徑操作的示范性曲線圖；及
圖8是根據(jù)某些實施例的說明esd箝位電路控制電路的操作電壓的示范性曲線圖。
具體實施方式
在圖式中，類似的元件符號標(biāo)示貫穿若干視圖的相同或?qū)?yīng)部分。此外，如本文中所使用，用語“一”及類似物通常含有“一或多個”的意義，除非另有規(guī)定。
此外，術(shù)語“大約”、“近似”、“約”及類似術(shù)語通常是指包含處于20％、10％或優(yōu)選地為5％的容限內(nèi)的經(jīng)識別值及其間的任何值的范圍。
在示范性實施例中，一種裝置包含經(jīng)配置以進行以下操作的電路：檢測一或多個電壓軌處的靜電放電(esd)事件的發(fā)生，經(jīng)由箝位觸發(fā)路徑激活esd箝位電路以為esd電流提供放電路徑，及經(jīng)由與所述箝位觸發(fā)路徑并聯(lián)的保持路徑將所述esd箝位電路的柵極電壓維持為大于預(yù)定閾值。
在另一示范性實施例中，一種方法包含：檢測一或多個電壓軌處的靜電放電(esd)事件的發(fā)生；經(jīng)由箝位觸發(fā)路徑激活esd箝位電路以為esd電流提供放電路徑；及經(jīng)由與所述箝位觸發(fā)路徑并聯(lián)的保持路徑將所述esd箝位電路的柵極電壓維持為大于預(yù)定閾值。
在另一示范性實施例中，一種裝置包含經(jīng)配置以進行以下操作的電路：針對esd箝位電路對esd事件的發(fā)生的響應(yīng)將觸發(fā)信號與接通時間控制信號解耦，及獨立于供應(yīng)軌電壓被動地控制所述esd箝位電路的接通時間。
本發(fā)明的方面涉及一種用于響應(yīng)于esd事件而經(jīng)由具有多個時間常量的多個并聯(lián)電路路徑提供靜電放電(esd)保護的裝置及方法。在一些實施方案中，esd事件可包含歸因于靜電荷的積累而跨越例如集成電路(ic)的半導(dǎo)體裝置的電壓軌發(fā)生的突發(fā)的非預(yù)期電壓瞬態(tài)。舉例來說，在纜線esd(cesd)應(yīng)用中，ethernet纜線可具有許多靜電荷，因此當(dāng)纜線被插入到計算機、調(diào)制解調(diào)器及類似物的ethernet端口中時，靜電荷跨越電壓軌產(chǎn)生電壓瞬態(tài)。
圖1是根據(jù)某些實施例的相關(guān)技術(shù)的基于突返的靜電放電(esd)保護電路100的示范性示意圖，esd保護電路100可實施于纜線esd(cesd)應(yīng)用中。在一些實施方案中，esd保護電路100響應(yīng)于由兩個帶電物體之間的接觸(例如，當(dāng)ethernet纜線被插入到交換機或路由器的連接端口中時)造成的突發(fā)電壓浪涌而將電流路徑提供到接地。esd保護電路100包含堆棧式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)102，其串聯(lián)連接于半導(dǎo)體裝置的電壓軌vdd與vss之間以提供過壓(ov)保護。在一個實施方案中，供應(yīng)電壓vdd是3.3伏特(v)，且mosfet102中的每一者的額定值是1.8伏特，因此mosfet102經(jīng)堆棧為能夠適應(yīng)3.3v。另外，突返晶體管104可為雙極結(jié)型晶體管(bjt)，其包含如下機構(gòu)：其中雪崩擊穿提供大于閾值的基極電流，以接通突返晶體管104來針對由esd電壓瞬態(tài)產(chǎn)生的電流將電流路徑提供到接地vss。對于寄生npn突返晶體管104，在esd事件期間，集電極電壓變高而使得突返晶體管104反向地接通并產(chǎn)生從集電極到基極的電流。突返晶體管104在產(chǎn)生電流時進入雪崩模式，這允許突返晶體管104吸收由esd事件產(chǎn)生的電流。然而，增加堆棧式mosfet102的數(shù)目會通過增加mosfet102的總電阻而減低突返晶體管104的效率。另外，增加mosfet電阻會引起增加觸發(fā)電壓以在突返晶體管104中實現(xiàn)突返條件。
圖2是根據(jù)某些實施例的相關(guān)技術(shù)的主動箝位esd保護電路200的示范性示意圖。在一些實施方案中，esd保護電路200包含至少一個橫向擴散mosfet(ldmos)，例如可被實施為nmos晶體管的主動箝位裝置204。當(dāng)esd事件發(fā)生于半導(dǎo)體裝置處時，供應(yīng)電壓vdd增加并穿過包含電容器c1及電阻器r1的高通濾波器，這會拉高主動箝位裝置204的柵極，且主動箝位裝置204吸收由esd事件通過nmos晶體管的漏極產(chǎn)生的電流。高通濾波器的第一時間常量τ1具有r1c1值。另外，可增加主動箝位裝置204的尺寸以適應(yīng)增加的esd電流，這引起主動箝位裝置204處的泄漏電流ileak及第二級箝位裝置206處的額外泄漏電流i′leak。額外泄漏電流i′leak穿過電阻器r2，這引起主動箝位裝置204的柵極處的電壓等于i′leakr2。另外，主動箝位裝置204處的泄漏電流ileak的量值是基于主動箝位裝置的尺寸，且甚至小的i′leakr2值也可產(chǎn)生較大的泄漏電流ileak值。
另外，主動箝位裝置204保持激活的時間量(接通時間)對應(yīng)于第二時間常量τ2，其具有r2c2值且大于第一時間常量τ1的值。當(dāng)發(fā)生esd事件時，主動箝位裝置204的柵極變高，且接著以基于τ2的速率放電。在一些實施方案中，τ2的值經(jīng)設(shè)計以為主動箝位裝置204提供大于最壞情況esd事件的時間長度的接通時間。舉例來說，對于長度為兩百米(m)的纜線，esd事件可具有兩微秒(μs)的時間長度。因此，τ2的值可經(jīng)設(shè)計以提供大于兩微秒的接通時間。然而，增加r2及c2的設(shè)計值來實現(xiàn)所期望的τ2值可具有一或多個缺點。舉例來說，增加r2值會產(chǎn)生增加的i′leakr2值，這可在esd事件期間造成高達一安倍的過度泄漏電流通過主動箝位裝置204。由增加的r2值造成的增加的泄漏電流ileak也可引起由esd保護電路200消耗的電力增加。另外，增加c2的電容值會增加esd保護電路200的面積且還使主動箝位裝置204的接通速度降級。舉例來說，對電容器c2充電以便在esd事件期間激活主動箝位裝置204的柵極。增加電容器c2的電容值會增加對柵極主動箝位裝置204充電所花費的時間量，這會減低主動箝位裝置204的接通速度。
圖3是根據(jù)某些實施例的具有動態(tài)時間常量調(diào)整的相關(guān)技術(shù)的軌箝位esd保護電路300的示范性示意圖。esd保護電路300經(jīng)設(shè)計以減小與先前關(guān)于圖2所論述的泄漏電流及箝位接通時間相關(guān)聯(lián)的權(quán)衡，且使用來自主動電流ion的正反饋環(huán)路以控制作為nmos晶體管的箝位裝置mnc的接通時間。當(dāng)esd事件發(fā)生于vdd軌上時，rcp節(jié)點為低，且pmos晶體管mp1接通以將gate節(jié)點驅(qū)動為高。晶體管mp1是由與電阻器r3及電容器c3相關(guān)聯(lián)的觸發(fā)時間常量驅(qū)動。當(dāng)gate節(jié)點被驅(qū)動為高時，箝位裝置mnc接通且通過為由esd事件產(chǎn)生的電流提供到接地軌vss的路徑來消散esd事件。
另外，esd保護電路300包含電流鏡im，其在晶體管mnr由具有作為輸入的gate及rcp節(jié)點的“與”門接通時接合。舉例來說，晶體管mnr在gate及rcp節(jié)點兩者都為高時接通。根據(jù)方程式
然而，在一些實施方案中，esd保護電路300使用正反饋環(huán)路302進行操作，其可引起用于箝位裝置mnc的死鎖條件。當(dāng)箝位裝置mnc響應(yīng)于esd事件而激活時，供應(yīng)電壓vdd可減小到小于接通晶體管mp3可能需要的最小電壓的值，這可引起電流鏡im為零。舉例來說，如果用于接通晶體管mp3的最小電壓是600毫伏特(mv)，且vdd小于600mv，那么電流鏡im不會接通，且電流ion為零。如果ion為零，那么rcn節(jié)點處的電壓保持為低，且gate節(jié)點電壓保持為高，這意味著箝位裝置mnc在死鎖條件下保持接通。
圖4是根據(jù)某些實施例的多路徑多時間常量esd保護電路400的示范性概略圖。esd保護電路400連接于半導(dǎo)體裝置(例如，集成電路(ic)、soc(芯片上系統(tǒng))，及類似物)的電壓軌vdd與vss之間。在一個實施方案中，esd保護電路400連接于安裝于交換機及/或路由器中的千兆ethernetphy(gphy)的電壓軌之間。在一些實施方案中，esd保護電路400提供箝位裝置406的被動接通時間控制，其增加箝位裝置406的接通時間，同時在無反饋環(huán)路的情況下還減少電流泄漏，使得不會發(fā)生由esd保護電路300經(jīng)歷的死鎖條件。箝位裝置406是nmos晶體管，其連接供應(yīng)電壓vdd及接地電壓vss軌以提供路徑來吸收由esd事件產(chǎn)生的電流。
esd保護電路400包含兩個或兩個以上并聯(lián)路徑，其具有控制箝位裝置406的接通時間的兩個或兩個以上時間常量。舉例來說，esd保護電路400包含：箝位觸發(fā)路徑402，其在esd事件期間拉高箝位裝置406的柵極以激活箝位；及至少一個箝位保持路徑404，其與箝位觸發(fā)路徑402并聯(lián)以對箝位裝置406的柵極充電以便克服從觸發(fā)路徑402放電的電流。在一些實施方案中，至少一個保持路徑404的時間常量大于觸發(fā)路徑402的時間常量，使得保持路徑404相比于觸發(fā)路徑402在較長的時間周期內(nèi)保持激活且延長箝位裝置406的接通時間。另外，由至少一個保持路徑404產(chǎn)生的電流大于由觸發(fā)路徑402放電的電流的量。
在一些實施方案中，觸發(fā)路徑402對esd事件發(fā)生的響應(yīng)快于且大于由至少一個保持路徑404作出的響應(yīng)。同樣地，至少一個保持路徑404對esd事件的響應(yīng)慢于且小于觸發(fā)路徑402作出的響應(yīng)。根據(jù)某些實施例，由esd保護電路400的晶體管作出的響應(yīng)強度與晶體管的尺寸(例如，寬度/長度)成正比且對應(yīng)于晶體管響應(yīng)于觸發(fā)事件而接通的速度的度量。另外，響應(yīng)強度可基于在晶體管接通時源極與漏極之間的電流的量。舉例來說，具有較大寬度/長度(w/l)測量的晶體管相比于具有較小w/l測量的晶體管具有較大的接通響應(yīng)。
圖5是根據(jù)某些實施例的多路徑多時間常量esd保護電路500的示范性示意圖。esd保護電路500是先前關(guān)于圖4所描述的esd保護電路400的一個實施方案。舉例來說，esd保護電路500包含兩個或兩個以上并聯(lián)電路，其具有控制箝位裝置502的接通時間的兩個或兩個以上時間常量，箝位裝置502是連接供應(yīng)電壓vdd及接地電壓vss以提供路徑來吸收由esd事件產(chǎn)生的電流的nmos晶體管。esd保護電路500包含：箝位觸發(fā)路徑506，其在esd事件期間拉高箝位裝置502的柵極以激活箝位；及至少一個箝位保持路徑504，其與箝位觸發(fā)路徑506并聯(lián)以對箝位裝置502的柵極充電以便克服從觸發(fā)路徑506放電的電流。
在一些實施方案中，與箝位觸發(fā)路徑506及保持路徑504相關(guān)聯(lián)的時間常量經(jīng)設(shè)計使得箝位裝置502在大于與esd保護電路500所保護的裝置相關(guān)聯(lián)的最壞情況esd事件的時間長度的時間周期內(nèi)保持作用。舉例來說，如果esd保護電路500正用于提供對ethernetphy的cesd保護，那么保持路徑504及/或箝位觸發(fā)路徑506的時間常量可經(jīng)設(shè)計以在至少與當(dāng)帶電纜線被插入到交換機或路由器的ethernet端口中時可能發(fā)生的esd事件一樣長的時間量內(nèi)將箝位裝置502維持為接通狀態(tài)。在一個實施方案中，最壞情況esd事件長度是2.0μs，因此保持路徑504的時間常量經(jīng)設(shè)計使得箝位裝置502的總接通時間大于或等于2.0μs。
在一些實施方案中，箝位觸發(fā)路徑506包含高通濾波器510，其包含具有時間常量τ510的電阻器及電容器。高通濾波器510濾除慢于預(yù)定閾值的電壓瞬態(tài)事件，使得esd保護電路500不會響應(yīng)于非esd事件而激活箝位裝置502。時間常量τ510指示用于待激活的箝位裝置502的供應(yīng)電壓vdd的最小變化率。舉例來說，當(dāng)esd保護電路500連接到的裝置通電時，供應(yīng)電壓vdd以可能慢于由esd事件造成的電壓瞬態(tài)的速率斜升。因此，高通濾波器510可濾除由裝置加電造成的較慢電壓瞬態(tài)，使得不會發(fā)生箝位裝置502的無意激活。
箝位觸發(fā)路徑506還包含第一pmos晶體管508，其具有連接到供應(yīng)電壓vdd的源極及連接到箝位裝置502的柵極的漏極。當(dāng)發(fā)生esd事件時，第一pmos晶體管508接通且產(chǎn)生箝位觸發(fā)路徑信號以將箝位裝置502的柵極驅(qū)動為高，這觸發(fā)箝位裝置502以接通。箝位裝置502對esd事件的響應(yīng)是基于第一pmos晶體管508的尺寸。舉例來說，增加第一pmos晶體管508的w/l比會增加箝位裝置502對esd事件的響應(yīng)速度及強度。箝位觸發(fā)路徑506還具有柵極放電路徑512，其包含具有時間常量τ512的并聯(lián)的電阻器及電容器。舉例來說，當(dāng)箝位裝置502的柵極處的電壓被驅(qū)動為高且箝位裝置502被激活時，電流經(jīng)由柵極放電路徑512從箝位裝置502的柵極被汲取到接地vss，直到柵極電壓小于閾值以將箝位裝置502維持接通。在某些實施例中，時間常量τ512界定箝位裝置502在由第一pmos晶體管508響應(yīng)于esd事件而觸發(fā)之后保持接通多久。
在一些實施方案中，至少一個保持路徑504連接到與箝位觸發(fā)路徑506并聯(lián)的esd保護電路500。保持路徑504產(chǎn)生保持路徑信號，其對箝位裝置502的柵極充電以便克服從觸發(fā)路徑402放電的電流。保持路徑504包含一或多個時間常量組件514，例如pmos-rc及/或nmos-rc反相器，其延長保持路徑504對esd事件的接通時間。舉例來說，時間常量組件514增加esd事件的發(fā)生與保持路徑404的取消激活之間的時間量，使得esd事件的發(fā)生與箝位觸發(fā)路徑402的取消激活之間的時間量小于esd事件的發(fā)生與保持路徑404的取消激活之間的時間量。esd保護電路500具有兩個串聯(lián)連接時間常量組件514，其具有時間常量τ514a及τ514b。在一些實施方案中，與保持路徑504相關(guān)聯(lián)的時間常量τ514a及τ514b的總和大于與箝位觸發(fā)路徑506相關(guān)聯(lián)的時間常量τ512及τ510的總和。因此，即使在觸發(fā)路徑506被取消激活之后，保持路徑504仍保持激活。相比于箝位觸發(fā)路徑506，保持路徑504對箝位裝置502的柵極充電較長的時間量，使得箝位裝置502保持作用且針對由電壓軌vdd及vss處的esd事件的電壓瞬態(tài)所產(chǎn)生的電流提供到接地的路徑。
在一些實施方案中，保持路徑504可包含第二pmos晶體管516，其與箝位觸發(fā)路徑506的第一pmos晶體管508共享共同的源極及漏極連接點。舉例來說，第二pmos晶體管516的源極連接到供應(yīng)電壓vdd，且漏極連接到箝位裝置502的柵極。因此，由保持路徑504所產(chǎn)生的信號可對箝位裝置502的柵極充電，以便克服從柵極放電路徑512放電的電流，使得可增加箝位裝置502的總接通時間。另外，第二pmos晶體管516的w/l比可小于第一pmos晶體管508的w/l比。在一個實施方案中，第二pmos晶體管516的w/l比是第一pmos晶體管508的w/l比的大約5％到10％。根據(jù)某些實施例，晶體管的w/l比與由晶體管產(chǎn)生的泄漏電流的量成正比，使得具有較大w/l比的晶體管相比于較小晶體管產(chǎn)生較大量的泄漏電流。通過將第二pmos晶體管516設(shè)計為具有比第一pmos晶體管508的尺寸小的尺寸，保持路徑504可增加箝位裝置502的接通時間而不會產(chǎn)生影響esd保護電路500的總泄漏電流的泄漏電流。舉例來說，如果第二pmos晶體管516具有是第一pmos晶體管508的w/l比的5％的w/l比，那么由保持路徑504產(chǎn)生的泄漏電流的量是由箝位觸發(fā)路徑506產(chǎn)生的泄漏電流的量的大約5％。
圖6是根據(jù)某些實施例的esd箝位電路控制過程600的示范性流程圖。本發(fā)明關(guān)于esd保護電路500來描述esd箝位電路控制過程600，但也可實施于經(jīng)由并聯(lián)的獨立觸發(fā)及保持路徑使用被動接通時間控制以將箝位裝置(例如，箝位裝置502)維持為接通狀態(tài)來吸收由esd事件產(chǎn)生的電流的任何其它類型的多路徑多時間常量esd保護電路上。通過將箝位觸發(fā)路徑506與保持路徑504解耦，esd保護電路500可提供對esd事件的快速強響應(yīng)，其持續(xù)至少與最壞情況esd事件一樣長的時間而無與過度泄漏電流相關(guān)聯(lián)的任何缺點。
在步驟s602處，esd保護電路500基于半導(dǎo)體裝置的電壓軌vdd與vss之間的電壓瞬態(tài)的速度檢測esd事件的發(fā)生。箝位觸發(fā)路徑506包含高通濾波器510，其包含具有時間常量τ510的電阻器及電容器。高通濾波器510濾除慢于預(yù)定閾值的電壓瞬態(tài)事件，使得esd保護電路500不會響應(yīng)于非esd事件而激活箝位裝置502。時間常量τ510指示用于待激活的箝位裝置502的供應(yīng)電壓vdd的最小變化率。舉例來說，當(dāng)esd保護電路500連接到的裝置通電時，供應(yīng)電壓vdd以可能慢于由esd事件造成的電壓瞬態(tài)的速率斜升。因此，高通濾波器510可濾除由裝置加電造成的較慢電壓瞬態(tài)，使得不會發(fā)生箝位裝置502的無意激活。
在步驟s604處，由箝位觸發(fā)路徑信號激活箝位觸發(fā)路徑506以接通箝位裝置502。箝位觸發(fā)路徑506可包含第一pmos晶體管508，其具有連接到供應(yīng)電壓vdd的源極及連接到箝位裝置502的柵極的漏極。當(dāng)發(fā)生esd事件時，第一pmos晶體管508接通且產(chǎn)生箝位觸發(fā)路徑信號以將箝位裝置502的柵極驅(qū)動為高，這觸發(fā)箝位裝置502以接通。箝位裝置502對esd事件的響應(yīng)是基于第一pmos晶體管508的尺寸。舉例來說，增加第一pmos晶體管508的w/l比會增加箝位裝置502對esd事件的響應(yīng)速度及強度。箝位觸發(fā)路徑506還具有柵極放電路徑512，其包含具有時間常量τ512的并聯(lián)的電阻器及電容器。舉例來說，當(dāng)箝位裝置502的柵極處的電壓被驅(qū)動為高且箝位裝置502被激活時，電流經(jīng)由柵極放電路徑512從箝位裝置502的柵極被汲取到接地vss，直到柵極電壓小于閾值以將箝位裝置502維持為接通狀態(tài)。在某些實施例中，時間常量τ512界定箝位裝置502在由第一pmos晶體管508響應(yīng)于esd事件而觸發(fā)之后保持接通多久。
在步驟s606處，激活保持路徑504以克服從用于箝位裝置502的柵極放電路徑512放電的電流。在一些實施方案中，至少一個保持路徑504連接到與箝位觸發(fā)路徑506并聯(lián)的esd保護電路500。保持路徑504經(jīng)由保持路徑信號對箝位裝置502的柵極充電，以便克服從觸發(fā)路徑402放電的電流。保持路徑504包含一或多個時間常量組件514，例如pmos-rc及/或nmos-rc反相器，其延長保持路徑504對esd事件的接通時間。舉例來說，時間常量組件514增加esd事件的發(fā)生與保持路徑404的取消激活之間的時間量，使得esd事件的發(fā)生與箝位觸發(fā)路徑402的取消激活之間的時間量小于esd事件的發(fā)生與保持路徑404的取消激活之間的時間量。esd保護電路500具有兩個時間常量組件514，其具有時間常量τ514a及τ514b。在一些實施方案中，與保持路徑504相關(guān)聯(lián)的時間常量τ514a及τ514b的總和大于與箝位觸發(fā)路徑506相關(guān)聯(lián)的時間常量τ512及τ510的總和。因此，即使在觸發(fā)路徑506被取消激活之后，保持路徑504仍保持激活，且相比于箝位觸發(fā)路徑506，保持路徑504對箝位裝置502的柵極充電較長的時間量，使得箝位裝置502保持作用且針對由電壓軌vdd及vss處的esd事件的電壓瞬態(tài)所產(chǎn)生的電流提供用于接地的路徑。
在一些實施方案中，保持路徑504可包含第二pmos晶體管516，其與箝位觸發(fā)路徑506的第一pmos晶體管508共享共同的源極及漏極連接點。舉例來說，第二pmos晶體管516的源極連接到供應(yīng)電壓vdd，且漏極連接到箝位裝置502的柵極。因此，保持路徑504可對箝位裝置502的柵極充電，以便克服從柵極放電路徑512放電的電流，使得可增加箝位裝置502的總接通時間。
在步驟s608處，在esd事件終止之后斷開箝位裝置502。在一些實施方案中，與箝位觸發(fā)路徑506及保持路徑504相關(guān)聯(lián)的時間常量經(jīng)設(shè)計使得箝位裝置502在大于與esd保護電路500所保護的裝置相關(guān)聯(lián)的最壞情況esd事件的時間長度的時間周期內(nèi)保持作用。舉例來說，如果esd保護電路500正用于提供對ethernetphy的cesd保護，那么保持路徑504及/或箝位觸發(fā)路徑506的時間常量可經(jīng)設(shè)計以在至少與當(dāng)帶電纜線被插入到交換機或路由器的ethernet端口中時可能發(fā)生的esd事件一樣長的時間量內(nèi)將箝位裝置502維持為接通狀態(tài)。
圖7是根據(jù)某些實施例的說明esd箝位電路電路500的觸發(fā)路徑及保持路徑操作的示范性曲線圖。曲線704說明僅使用箝位觸發(fā)路徑506以對esd事件作出響應(yīng)時的供應(yīng)電壓vdd，且曲線706說明使用箝位觸發(fā)路徑506及保持路徑兩者時的供應(yīng)電壓vdd。舉例來說，對于曲線704及706兩者，當(dāng)在時間5.0微秒(μs)已發(fā)生esd事件時得到電壓尖峰702，且箝位裝置502由箝位觸發(fā)路徑506激活，這會拉低供應(yīng)電壓vdd，如點708處所展示。當(dāng)僅箝位觸發(fā)路徑506有效時，箝位裝置502可在esd事件終止之前歸因于通過電流放電路徑512的電流放電而被釋放，這可引起后續(xù)電壓增加，如由曲線704所展示。當(dāng)箝位觸發(fā)路徑506及保持路徑504兩者都有效時，如由曲線706所展示，保持路徑504在時間710被激活，時間710對應(yīng)于比箝位觸發(fā)路徑506被激活的時間晚的時間。
另外，因為與保持路徑504相關(guān)聯(lián)的時間常量τ514a及τ514b的總和大于與箝位觸發(fā)路徑506相關(guān)聯(lián)的時間常量τ512及τ510的總和，使得箝位裝置502接通時間可被延長為至少與半導(dǎo)體裝置的最壞情況esd事件一樣長。舉例來說，在圖7的曲線圖中，保持路徑504的τ514a及τ514b的總和保證箝位裝置502在5.0μs的esd事件發(fā)生之后的大約1.0μs內(nèi)保持作用。因為保持路徑504在箝位觸發(fā)路徑506之后被激活，所以會增加箝位裝置502的接通時間量，這在比單獨使用箝位觸發(fā)裝置506以激活箝位裝置502時更長的時間量內(nèi)將供應(yīng)電壓vdd維持為較低值。
圖8是根據(jù)某些實施例的說明esd箝位電路控制電路的操作電壓的示范性曲線圖。舉例來說，虛曲線804表示具有用于造成電壓尖峰802的esd事件的多路徑多時間常量esd保護的esd保護電路500的供應(yīng)電壓vdd。實曲線表示常規(guī)esd保護電路(例如，先前關(guān)于圖2所描述的esd保護電路200)的供應(yīng)電壓vdd，其中電容值c2是在0微微法拉(pf)、15pf、30pf、45pf及60pf下進行測試。增加電容值c2以便改進esd保護電路200的性能，且得到對應(yīng)于esd保護電路500的結(jié)果的60pf電容良率。舉例來說，60pf電容實施方案實現(xiàn)與esd保護電路500大約相等量的電壓瞬態(tài)抑制。然而，將c2電容增加到60pf會大約使電路墊面積加倍，這是歸因于增加的電容器尺寸。另外，當(dāng)esd保護電路200實施于gphy應(yīng)用中時，對于一個gphy通道，尺寸增加大約35％，這是歸因于增加的電容器尺寸。另外，增加電容值也會增加電壓尖峰802的量值，這是歸因于響應(yīng)于esd事件而激活箝位裝置可能需要的電容器充電量增加。
通過提供獨立的解耦箝位觸發(fā)及無源接通時間控制，可改進esd保護電路500的性能，而無缺點，例如，歸因于增加的電容器尺寸及/或增加的泄漏電流的電路面積增加。另外，與關(guān)于圖3所描述的esd保護電路300相比，esd保護電路500的電路復(fù)雜性減小，且不具有起因于具有正反饋環(huán)路的振蕩及死鎖條件問題，其中箝位裝置是由基于供應(yīng)電壓vdd所產(chǎn)生的電流激活。esd保護電路500還可用于除cesd外的其它應(yīng)用中，例如，用于人體模型(hbm)、充電裝置模型(cdm)及/或機器模型(mm)應(yīng)用中。在一些實施方案中，esd保護電路500還可被實施為芯片上組件，且半導(dǎo)體裝置可能不必依賴于芯片外二極管及/或犧牲驅(qū)動器區(qū)域來提供esd保護。
已描述數(shù)個實施方案。然而，應(yīng)理解，可在不背離本發(fā)明的精神及范圍的情況下做出各種修改。舉例來說，在以不同順序執(zhí)行所揭示的技術(shù)的步驟的情況下，在以不同的方式組合所揭示的系統(tǒng)中的組件的情況下，或在以其它組件替換或增補所述組件的情況下，可實現(xiàn)優(yōu)選結(jié)果。另外，實施方案可執(zhí)行于不同于所描述的那些模塊或硬件的模塊或硬件上。因此，其它實施方案在可主張的范圍內(nèi)。
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