本发明总体上涉及静电放电(esd)保护器件，具体涉及允许使用更先进的晶体管技术和/或具有额外触发可能性的esd器件。
背景技术：
1、在esd期间，大电流可能流过ic，这可能潜在地导致损坏。在传导电流的器件内以及在由于大电流流动而经历显著电压降的器件中可能发生损坏。为了避免由于esd事件引起的损坏，向ic添加esd保护器件。这些esd保护器件可以分流大的esd电流，而不会在ic的敏感节点上引起高电压。
2、图1a至图1c描述了常规的esd保护器件。esd保护器件包括由scr 110构成的开关器件110，其具有耦合在要保护的节点(在此称为第一节点1)和scr 110的阳极a之间的可能的保持二极管130。由于scr 110具有高触发电压，通常包括一个或多个额外的触发器件。在图1a至图1c中，esd保护器件包括dc电平触发器件120，其包括串联连接在scr 110的触发抽头g2和scr 110的阴极c之间的一个或多个二极管，阴极c对应于第二节点2。在图1a中，瞬态触发器件500设置在触发抽头g2和阴极c之间。瞬态触发器件500包括mos晶体管510和瞬态检测器，该瞬态检测器包括连接在晶体管510的栅极g和阴极c之间的电阻器530以及连接在晶体管510的栅极g和第一节点1之间的电容器520。这种瞬态触发器件500可以比dc电平触发器件120快。图1b示出了类似的瞬态触发器件500，但是在此mos晶体管510的漏极d连接到第一节点1，以便限制过冲。在图1c中，使用图1a和图1b的组合，其中第一mos晶体管510的漏极d连接到scr 110的触发抽头g2，而第二mos晶体管510’的漏极d连接到第一节点1。进一步地，在图1a至图1c中，可以存在一个或多个晶体管510、510’的主体b耦合。
技术实现思路
1、本发明的实施例的目的是提供一种静电放电esd保护器件，其允许使用新的更先进的晶体管技术(如鳍式场效应晶体管finfet)和/或改进触发可能性和/或允许获得具有减小的表面积的集成电路(包括esd保护器件)。
2、根据第一方面，提供了一种耦合在第一节点和第二节点之间的静电放电esd保护器件。该esd保护器件包括具有箝位功能的第一支路和具有瞬态触发功能的第二支路。第一支路电耦合在第一节点和第二节点之间。第一支路包括开关器件和触发器件，触发器件耦合到开关器件并且被配置为在esd事件期间接通开关器件。第二支路电耦合在第一节点和第二节点之间。第二支路包括n个晶体管的堆叠，n至少为二。互连节点互连所述晶体管堆叠的第一晶体管和第二晶体管。第二支路被电连接为使得在操作中，互连节点和第一节点之间的dc电压降小于施加在第一节点和第二节点之间的dc电压，优选地为施加在第一节点和第二节点之间的dc电压的至多(100/n+20)％，更优选地为施加在第一节点和第二节点之间的dc电压的至多(100/n+10)％。
3、通过提供具有串联连接的晶体管的堆叠的第二支路并且通过连接第二支路使得限制堆叠的晶体管上的临界电压，可以使用降低额定电压的晶体管，例如更先进的更小的晶体管。
4、优选地，晶体管的堆叠被电连接为使得在操作中，所述堆叠的各个晶体管上的最大dc电压降被限制为小于施加在第一节点和第二节点之间的dc电压的值，优选地为施加在第一节点和第二节点之间的dc电压的至多(100/n+20)％，更优选地为施加在第一节点和第二节点之间的dc电压的至多(100/n+10)％。例如，当堆叠包括串联连接的mos晶体管时(例如其中上nmos晶体管的源极连接到下nmos晶体管的漏极的堆叠或其中上pmos晶体管的漏极连接到下pmos晶体管的源极的堆叠)，优选的是：
5、-各个mos晶体管的漏极d和源极s之间的最大dc电压降被限制为小于施加在第一节点和第二节点之间的dc电压的值，优选地为施加在第一节点和第二节点之间的dc电压的至多(100/n+20)％，更优选地为施加在第一节点和第二节点之间的dc电压的至多(100/n+10)％；
6、-各个mos晶体管的栅极g和源极s之间的最大dc电压降被限制为小于施加在第一节点和第二节点之间的dc电压的值，优选地为施加在第一节点和第二节点之间的dc电压的至多(100/n+20)％，更优选地为施加在第一节点和第二节点之间的dc电压的至多(100/n+10)％；以及
7、-各个mos晶体管的漏极d和栅极g之间的最大dc电压降被限制为小于施加在第一节点和第二节点之间的dc电压的值，优选地为施加在第一节点和第二节点之间的dc电压的至多(100/n+20)％，更优选地为施加在第一节点和第二节点之间的dc电压的至多(100/n+10)％。
8、更特别地，可以选择堆叠的晶体管的数量，使得当在第一节点和第二节点之间施加正常操作电压时，堆叠不汲取电流。限制这些电压降可以通过适当地连接第二支路以各种方式实现。例如，互连节点可以直接连接到第一支路的适当节点，或者一个或多个晶体管的栅极可以连接到第一支路的适当节点。
9、根据第二方面，提供了一种耦合在第一节点和第二节点之间的静电放电esd保护器件。该esd保护器件包括具有箝位功能的第一支路和具有瞬态触发功能的第二支路。第一支路电耦合在第一节点和第二节点之间。第一支路包括开关器件和触发器件，触发器件耦合到开关器件并且被配置为在esd事件期间接通开关器件。第二支路电耦合在第一节点和第二节点之间。第二支路包括晶体管的堆叠。互连节点互连所述堆叠的第一晶体管和第二晶体管。第二支路在不同于第一节点和第二节点的支路连接节点中连接到第一支路。
10、通过将第二支路与第一支路适当连接，可以实现开关器件的改进的触发。
11、优选地，支路连接节点电连接到互连节点或电连接到第二支路的所述晶体管堆叠的晶体管的栅极或基极。当晶体管是mos晶体管时，支路连接节点可以连接到其栅极，而当晶体管是双极晶体管时，支路连接节点可以连接到其基极。
12、优选地，支路连接节点电连接至第一支路的触发器件的触发节点。
13、一方面将支路连接节点连接到互连节点且另一方面连接到触发节点(即，将触发节点连接到互连节点)的优点在于，当esd事件发生时，流经第一支路的电流也将被汲取到互连节点，从而加速了箝位动作。
14、一方面将支路连接节点连接到一个晶体管的栅极且另一方面连接到触发节点(即，将触发节点连接到一个晶体管的栅极，特别是连接到堆叠的上晶体管的栅极，如果晶体管是nmos晶体管的话)的优点在于，第二支路的所有晶体管可以被导通，这也有助于触发箝位动作。
15、优选地，第一支路包括与第一节点和第二节点之间的开关器件串联连接的保持器件。在这样的实施例中，支路连接节点还可以电连接到保持器件的内部节点。
16、一方面将支路连接节点连接到互连节点或栅极/基极且另一方面连接到保持节点(即，将保持节点连接到互连节点)的优点在于，可以通过使用合适的保持节点将互连节点或栅极/基极置于期望的电压。尤其是当堆叠包括多于两个晶体管并且因此多于一个互连节点时，这样的实施例可以是有利的。在第二支路中具有三个或更多个晶体管的堆叠的实施例中，例如，第一上互连节点可连接到保持节点，且第二下互连节点可连接到触发节点。在另一示例中，堆叠的上晶体管的栅极可连接到保持节点，且下互连节点可连接到触发节点。
17、优选地，晶体管的堆叠由至少两个金属氧化物半导体mos晶体管的堆叠构成。可以使用nmos晶体管和/或pmos晶体管。替代性地，可以使用双极晶体管，但是通常优选mos晶体管。当在第二支路中使用具有降低的额定电压的先进mos晶体管(例如鳍式场效应晶体管fin-fet)时，本发明的实施例特别有利。
18、优选地，各个晶体管具有小于2.0v的额定电压，例如1.8v或1.5v或1.2v的额定电压。
19、晶体管的额定电压被定义为可施加到晶体管并且保证晶体管的特性(vth、idsat、...)在预定时间(大部分10年)内仅在最大范围内变化的最大电压，并且99.9％的晶体管是这样。该额定电压通常由代工厂/工厂定义并提供给设计者。该值基于对热载流子注入(hci)、偏置温度不稳定性(bti)、时间相关的介质击穿(tddb)、电迁移(em)等的测量和模拟。
20、优选地，开关器件包括硅控整流器scr。然后，触发器件可以连接在scr的触发抽头与第一节点和第二节点中的一者之间。典型地，scr包括第一npn双极晶体管、第二pnp双极晶体管和电阻部件。触发器件可以连接在scr的第二pnp双极晶体管的触发抽头与第一节点或第二节点之间。
21、优选地，esd保护器件还包括瞬态检测器，其优选地耦合在第一节点和第二节点之间或者第一节点和互连节点之间，所述瞬态检测器包括电阻元件和电容元件。所述堆叠的晶体管的栅极或基极连接到瞬态检测器的中间节点，所述中间节点互连电阻元件和电容元件。
22、在示例性实施例中，esd保护器件还包括电阻元件，其耦合在互连节点与所述第一晶体管和第二晶体管中的一者的栅极或基极之间。例如，可以为栅极或基极未连接到瞬态检测器的堆叠的晶体管添加这样的电阻元件。替代性地，当晶体管是mos晶体管时，堆叠的晶体管的栅极可直接连接到源极。
23、在示例性实施例中，触发器件包括至少一个二极管，优选地至少两个二极管。例如，触发器件可包括至少两个二极管，并且互连其两个二极管的二极管互连节点可连接到支路连接节点。
24、在另一示例性实施例中，触发器件包括耦合在第一节点和第二节点之间的电阻分压器，并且电阻分压器的中间节点(即，互连电阻分压器的两个电阻元件的节点)耦合到开关器件的触发抽头。
25、在示例性实施例中，保持器件包括至少一个二极管，优选地至少两个二极管。例如，保持器件可包括串联连接的至少两个二极管，并且互连其两个二极管的二极管互连节点可连接到支路连接节点。
26、在一些示例性实施例中，堆叠可以包括至少三个晶体管或至少四个晶体管。更一般地，晶体管的数量可以例如根据晶体管的额定电压和esd保护器件的期望操作电压来选择。例如，当esd保护器件需要具有3.3v的箝位电压时，堆叠可以由具有1.8v的额定电压的两个晶体管(n＝2)或具有1.2v的额定电压的三个晶体管(n＝3)构成。在另一示例中，当esd保护器件需要具有5v的箝位电压时，堆叠可由具有1.8v的额定电压的三个晶体管(n＝3)构成。而且，具有不同额定电压的晶体管可以组合在同一堆叠中。
27、在另一示例性实施例上，esd保护器件包括耦合在第一节点和第二节点之间的电阻分压器，其中，电阻分压器的中间节点(即，互连电阻分压器的两个电阻元件的节点)耦合到第二支路的互连节点。当堆叠包括多于两个晶体管并且因此多于一个互连节点时，电阻分压器还可以包括多于两个电阻元件，使得电阻分压器的上内部节点可以连接到第二支路的上互连节点并且电阻分压器的下内部节点可以连接到第二支路的下互连节点。
1.一种静电放电esd保护器件，耦合在第一节点(a；c)和第二节点(c；a)之间，所述esd保护器件包括：
2.根据权利要求1所述的esd保护器件，其中，所述晶体管的所述堆叠是n个晶体管的堆叠，并且其中，所述堆叠被电连接为使得在操作中，所述堆叠的各个晶体管上的最大dc电压降被限制为小于施加在所述第一节点与所述第二节点之间的dc电压的值，优选地为施加在所述第一节点与所述第二节点之间的所述dc电压的至多(100/n+20)％，更优选地为施加在所述第一节点与所述第二节点之间的所述dc电压的(100/n+10)％。
3.根据权利要求1或2所述的esd保护器件，其中，所述第二支路在不同于所述第一节点和所述第二节点的支路连接节点中连接到所述第一支路。
4.根据权利要求3所述的esd保护器件，其中，所述支路连接节点电连接到以下中的至少一者：所述互连节点(215、225)以及所述第二支路的晶体管的所述堆叠中的晶体管(220)的栅极(g)或基极。
5.根据权利要求3或4所述的esd保护器件，其中，所述支路连接节点电连接到所述第一支路的所述触发器件(120)的触发节点(121、122、129)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的esd保护器件，其中，所述第一支路(100)包括与所述第一节点和所述第二节点之间的所述开关器件(110)串联连接的保持器件(130)。
7.根据权利要求3或4和6所述的esd保护器件，其中，所述支路连接节点电连接到所述保持器件(130)的内部节点(132)或所述开关器件(110)的阳极(a)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的esd保护器件，其中，晶体管的所述堆叠是至少两个金属氧化物半导体mos晶体管的堆叠。
9.根据前述权利要求中任一项所述的esd保护器件，其中，所述堆叠的所述晶体管中的每一者具有小于2.0v的额定电压。
10.根据前述权利要求中任一项所述的esd保护器件，其中，所述开关器件(110)包括硅控整流器scr。
11.根据权利要求10所述的esd保护器件，其中，所述触发器件(120)连接在所述scr的触发抽头(g2、g1)与所述第二节点(2)和所述第一节点(1)中的一者之间。
12.根据前述权利要求中任一项所述的esd保护器件，还包括瞬态检测器(300)，优选地耦合在所述第一节点和所述第二节点之间或者所述第一节点和所述互连节点之间，所述瞬态检测器包括电阻元件(310、310’)和电容元件(320、320’)，其中，所述堆叠的至少一个晶体管的栅极(g)或基极连接到所述电阻元件和所述电容元件之间的中间节点(315)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的esd保护器件，还包括电阻元件(240)，耦合在所述互连节点(215、225)与所述第一晶体管和所述第二晶体管中的一者的栅极(g)或基极之间。
14.根据前述权利要求中任一项所述的esd保护器件，其中，所述堆叠的晶体管具有栅极(g)、源极(s)和漏极(d)，并且其中，所述栅极(g)连接到所述源极(s)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的esd保护器件，其中，所述触发器件(120)包括至少一个二极管(125、126)，优选地至少两个二极管。
16.根据权利要求3和15所述的esd保护器件，其中，所述触发器件包括至少两个二极管，且互连其两个二极管(125、126)的二极管互连节点(122)连接到所述支路连接节点。
17.根据前述权利要求中任一项所述的esd保护器件，其中，所述触发器件(120)包括耦合在所述第一节点和所述第二节点之间的电阻分压器(127、128)，其中，所述电阻分压器的中间节点(129)耦合到所述开关器件(110)的触发抽头(g2)。
18.根据权利要求6或7所述的esd保护器件，其中，所述保持器件(130)包括至少一个二极管(135、136)，优选地至少两个二极管。
19.根据权利要求3和18所述的esd保护器件，其中，所述保持器件包括串联连接的至少两个二极管，并且其中，互连其两个二极管的二极管互连节点连接到所述支路连接节点。
20.根据前述权利要求中任一项所述的esd保护器件，其中，所述堆叠包括至少三个晶体管(230、220、210)。
21.根据前述权利要求中任一项所述的esd保护器件，包括耦合在所述第一节点与所述第二节点之间的电阻分压器(400)，其中，所述电阻分压器的中间节点(415)耦合到所述互连节点(215、225)。
22.一种静电放电esd保护器件，耦合在第一节点(a；c)和第二节点(c；a)之间，所述esd保护器件包括：
23.根据权利要求22所述的esd保护器件，其中，所述支路连接节点电连接到以下中的至少一者：所述互连节点(215、225)以及所述第二支路的晶体管的所述堆叠中的晶体管(220)的栅极(g)或基极。
24.根据权利要求22或23所述的esd保护器件，其中，所述支路连接节点电连接到所述第一支路的所述触发器件(120)的触发节点(121、122、129)。
25.根据权利要求22至24中任一项所述的esd保护器件，其中，所述第一支路(100)包括与所述第一节点和所述第二节点之间的所述开关器件(110)串联连接的保持器件(130)。
26.根据权利要求25所述的esd保护器件，其中，所述支路连接节点电连接到所述保持器件(130)的内部节点(132)。
