通过引用合并
本申请要求于2016年9月27日提交的美国临时申请号62/400,572的全部优先权并通过引用并入本文。
所公开的技术总体涉及用于寻址电气过应力的装置，更具体地涉及用于检测、监测和/或防止半导体装置中的电气过应力事件的装置。
背景技术：
某些电子系统可能暴露于电气过应力(eos)事件。由于电子设备经受超过电子设备规定限度的电流和/或电压，因此这种事件可能导致对电子设备的损坏。例如，电子设备可能经历瞬态信号事件或收到电信号，所述电信号持续时间短并具有快速变化的电压和/或电流并具有高功率。瞬态信号事件可以包括，例如，静电放电(esd)事件，所述静电放电(esd)事件由来自物体或人的电荷突然释放到电子系统所引起，或由电子设备的电源的电压/电流尖峰所引起。此外，无论设备是否通电，都可能发生eos事件。
诸如瞬态信号事件之类的电气过应力事件例如可能由于过电压条件和在集成电路(ic)的相对小的区域中高水平功率耗散而损坏ic。高功率耗散可以增加ic温度，并且可能导致许多问题，例如栅极氧化物穿通、结损、金属损伤、表面电荷积累等或其任何组合。
为了诊断装置故障或预测装置的使用寿命，表征eos事件，例如在电压、功率、能量和持续时间方面，可能是有帮助的。然而，这种表征是困难的，例如，因为一些eos事件的持续时间可能非常短。因此，需要开发eos监测器，其可以检测和转发警告，并且可以提供关于是至少半定量的eos事件的信息。
技术实现要素：
一方面，被配置为监测电气过应力(eos)事件的装置包括一对间隔的导电结构，所述导电结构被配置为响应于eos事件而电气起弧，其中所述一对间隔的导电结构被配置为响应于eos事件而电气起弧，其中间隔的导电结构由材料形成并且具有一形状，所述形状使得起弧引起间隔的导电结构的、可检测的形状变化，并且其中该装置被配置为使得间隔的导电结构的形状变化是可检测的，以便用作eos监测器。
在一些实施例中，该对间隔的导电结构由一材料形成，所述材料选择为响应于起弧而局部熔化，以导致间隙距离增加。
在一些实施例中，该对间隔的导电结构由一金属形成。
在一些实施例中，该对间隔的导电结构包括一对间隔的突起，每个突起均具有尖锐的尖端。
在一些实施例中，可观察到的形状变化包括在间隔的导电结构之间的间隙距离的、可观察到的增加。
在一些实施例中，该装置被配置为使得可以目视检测指示出现eos事件的间隙距离的增加。
在一些实施例中，该装置被配置为使得可以使用可见光显微镜来检测指示出现eos事件的间隙距离的增加。
在一些实施例中，该装置被配置成电测量跨越该对间隔的导电结构的开放电路电压，以确定间隙距离是否已改变。
在一些实施例中，该装置被配置为电测量跨越该对间隔的导电结构的泄漏电流。
在一些实施例中，该对间隔的导电结构与半导体基底集成。
在一些实施例中，间隔的导电结构形成在与半导体基底集成的金属化层处。
在一些实施例中，间隔的导电结构至少部分地被形成在金属化层处的介电层掩埋。
在一些实施例中，间隔的导电结构由形成在金属化层处的介电层电隔离，使得间隔的导电结构被配置为电气起弧，穿过该介电层。
在一些实施例中，该装置包括多对并联电连接的突起。
在一些实施例中，两对或更多对突起具有不同的间隔距离，并且被配置为响应于不同的过应力电压而起弧，所述过应力电压与分离距离成比例。
在一些实施例中，两对或更多对突起在起弧之前具有不同的间隔距离。
在一些实施例中，该对间隔的导电结构串联连接到保险丝。
在一些实施例中，该对间隔的导电结构用作电气过应力保护(eos)装置，所述装置被配置为保护该装置免受电力过应力(eos)事件的影响。
在一些实施例中，该装置还包括基于半导体的电气过应力(eos)保护装置，所述保护装置电连接到该对间隔的导电结构，相对于该对间隔的导电结构，所述eos保护装置被配置为使更高数量的电流分流。
在一些实施例中，基于半导体的eos保护装置与该对间隔的导电结构并联电连接。
在一些实施例中，该装置还包括核心电路，其中该对间隔的导电结构和该核心电路电连接到至少一个公用电端子，使得该对间隔的导电结构用作监测器装置，用于监测核心电路中发生的eos事件。
在一些实施例中，该对间隔的导电结构被配置为响应于eos事件而起弧，而不管核心电路是否被电激活。
在一些实施例中，核心电路和该对间隔的导电结构在半导体包装中集成。
在一些实施例中，核心电路和该对间隔的导电结构在相同的半导体压模中集成。
在一些实施例中，核心电路和该对间隔的导电结构被设置在不同的半导体管压模中。
在一些实施例中，该对间隔的导电结构用作电气过应力(eos)保护装置。
另一方面，一种监测半导体装置的方法包括：提供一对导电结构，该导电解结构之间具有一间隙，该对导电结构与半导体基底集成，并且被配置为响应于电气过应力(eos)事件而电气起弧；以及监测该对导电结构对，以确定电脉冲是否已经穿过该对间隔的导电结构之间的间隙而起弧。
在一些实施例中，监测包括通过测量穿过间隙的开放电路电压的变化来确定半导体装置中是否发生了eos事件。
在一些实施例中，监测包括通过测量沿着包括间隙的电路径的泄漏电流的变化来确定在半导体装置中是否已经发生了eos事件。
在一些实施例中，监测包括通过检测穿过保险丝(其串联连接到该对间隔的导电结构)的开放电路来确定在半导体装置中是否已经发生了eos事件。
在一些实施例中，监测包括通过目视检查与间隙相邻的导电结构的端部的外观变化来确定在半导体装置中是否已经发生了eos事件。
在一些实施例中，提供半导体装置包括提供多对导电结构，每对导电结构之间具有间隙，该多对导电结构并联电连接。
在一些实施例中，该多对导电结构对具有不同的间隙，并且被配置为响应于与不同间隙相关的过应力电压而起弧，其中监测包括识别一对间隔的导电结构，所述导电结构在经起弧的、间隔的导电结构对之间具有最大间隔距离；并估计与eos事件相关的最大电压。
在一些实施例中，监测包括通过测量跨越该对导电结构的电容的变化来确定半导体装置中是否发生了eos事件。
在一些实施例中，监测包括通过可视地检测串联连接到该对间隔的导电结构的熔断保险丝的迹象来确定在半导体装置中是否发生了eos事件。
另一方面，电气过应力(eos)监测装置包括多对导电结构，所述导电结构之间具有多个不同尺寸的间隙，其中该多对导电结构并联电连接，并且其中不同尺寸的间隙被配置为响应于相应不同的电气过应力电压而电气起弧。
在一些实施例中，该多对导电结构因为具有经历过起弧而被配置为待监测。
在一些实施例中，该装置被配置为允许目视检查在间隙处的导电结构的任何损坏。
在一些实施例中，该装置被配置为电监测导电结构是否响应于起弧而改变。
在一些实施例中，该装置还包括基于半导体的电气过应力(eos)保护装置，所述保护装置与该多对不同间隔的导电结构电连接。
在一些实施例中，基于半导体的eos保护装置被配置为在一电压处触发，所述电压高于该多对不同间隔的导电结构对被配置成起弧所用的电压。
在一些实施例中，基于半导体的eos保护装置被配置为使得在触发电压处触发时，跨越基于半导体的电气过应力保护装置的电压不会回跳到比触发电压更低的电压。
在一些实施例中，基于半导体的eos保护装置包括雪崩二极管。
在一些实施例中，基于半导体的eos保护装置被配置为使得在触发电压处触发时，跨越基于半导体的电气过应力保护装置的电压回跳到比触发电压更低的电压。
在一些实施例中，较低的电压高于该多对不同间隔的导电结构被配置成起弧的电压。
在一些实施例中，基于半导体的eos保护装置包括双极结型晶体管。
在一些实施例中，该多对不同间隔的导电结构被配置为连接到核心电路，其中该多对间隔的导电结构和核心电路电连接到至少一个公用电端子，使得该对间隔的导电结构用作监测器装置，所述监测器装置用于监测在核心电路中发生的eos事件。
在一些实施例中，在电气起弧时，每对不同间隔的导电结构被配置成使得跨越在每对不同间隔的导电结构的电压回跳到比核心电路的电源电压更高的电压。
另一方面，一种设备包括核心电路；电气过应力(eos)保护装置，所述保护装置电连接到核心电路，并被配置成分流由eos事件引起的、来自核心电路的电流；以及eos监测器装置，所述eos监测器装置电连接到核心电路，eos监测器装置包括一对间隔的导电结构，所述导电结构被配置为响应于eos事件而电气起弧，并且承受间隔的导电结构的形状变化。
在一些实施例中，该装置被配置为使得该对间隔的导电结构被配置为待检测并用作eos监测器。
另一方面，具有用于感测电气过应力(eos)事件的集成传感器的装置包括基底和与基底集成的一对间隔的导电结构或火花间隙结构，其中间隔的导电结构被配置为响应于eos事件而电气起弧。
在一些实施例中，间隔的导电结构由一材料形成并且具有一形状，此形状使得起弧导致间隔的导电结构的形状变化可检测，并且其中该装置被配置为使得间隔的导电结构被配置为待检测并用作eos监测器。
在一些实施例中，间隔的导电结构形成在装置的金属化层处。
在一些实施例中，间隔的导电结构至少部分被介电层掩埋。
在一些实施例中，间隔的导电结构由电介质材料电隔离。
在一些实施例中，该对间隔的导电结构包括一对间隔的突起，所述突起之间具有间隔距离。
在一些实施例中，该装置包括并联电连接的多对突起。
在一些实施例中，该多对突起对具有不同的间隔距离，并且被配置为响应于与分离距离相关的不同的过应力电压而起弧。
在一些实施例中，不同的过应力电压与分离距离成比例。
在一些实施例中，该对间隔开的导电结构串联连接到保险丝。
在一些实施例中，该对间隔的导电结构被配置为在装置中可见，使得eos事件是否已经引起穿过该对间隔的导电结构的起弧可以被目视检测。
在一些实施例中，可以使用显微镜目视检测eos事件是否引起穿过该对间隔的导电结构的起弧。
在一些实施例中，该装置还包括电连接到该对间隔的导电结构的、基于半导体的电气过应力保护装置。
在一些实施例中，基于半导体的电气过应力保护装置与该对间隔的导电结构并联电连接。
在一些实施例中，该装置还包括电连接到该对间隔的导电结构的核心电路，其中该对间隔的导电结构被配置为响应于eos事件而起弧，而不管核心电路是否被电激活。
在一些实施例中，该对间隔的导电结构用作静电放电(esd)保护装置。
在一些实施例中，该对间隔的导电结构用作连接到半导体静电放电(esd)保护装置的监测器装置。
在一些实施例中，该装置通过微细加工技术形成，该技术包括，例如，光刻和蚀刻。
在一些实施例中，基底是半导体基底。
另一方面，一种监测装置(例如，半导体装置)的方法包括提供一对在其之间间具有间隙的导电结构。该对导电结构与半导体基底集成，并且被配置为响应于电气过应力(eos)事件而穿过该间隙电气起弧。该方法包括监测该对导电结构，以确定电弧是否穿过该对间隔的导电结构之间的间隙而出现。
在一些实施例中，监测包括通过测量跨越该对间隔的导电结构的开放电路电压的变化来确定在半导体装置中是否发生了eos事件。
在一些实施例中，监测包括通过测量该对间隔的导电结构之间的电容变化来确定在半导体装置中是否发生了eos事件。
在一些实施例中，监测包括通过测量沿着包括间隙的电气路径的泄漏电流的变化来确定在半导体装置中是否发生了eos事件。
在一些实施例中，监测包括通过检测穿过保险丝(其串联连接到该对间隔的导电结构)的开放电路来确定在半导体装置中是否已经发生了eos事件。
在一些实施例中，监测包括通过目视检测串联连接到一对间隔的导电结构的保险丝已经熔断来确定在半导体装置中是否发生了eos事件。
在一些实施例中，监测包括通过目视检查与间隙相邻的导电结构的尖端或端部来确定在半导体装置中是否发生了eos事件。
在一些实施例中，提供该装置包括提供多对导电结构，每对导电结构在其之间具有一间隙，该多对导电结构被并联电连接。
在一些实施例中，该多对导电结构具有不同的间隙并且被配置为响应于与不同间隙相关的过应力电压而起弧，并且监测包括识别具有在经起弧的多对间隔的导电结构之间的最大间隔距离的一对间隔的导电结构，并估计与eos事件相关联的最大电压。
另一方面，电气过应力(eos)监测装置包括多对间隔的导电结构，该多对导电结构之间具有不同尺寸的间隙，其中该多对导电结构被并联电连接，并且不同尺寸的间隙被配置为响应于相应不同的电气过应力电压而电气起弧。
在一些实施例中，该多对导电结构因为具有经历过起弧而被配置为待监测。
在一些实施例中，该装置被配置为允许目视检查在间隙处的导电结构的任何损坏。
在一些实施例中，该装置被配置为电监测导电结构是否响应于起弧而改变。
在一些实施例中，eos监测装置还包括与该多对不同间隔的导电结构电连接的、基于半导体的电气过应力保护装置。
在一些实施例中，基于半导体的电气过应力保护装置被配置为在一电压处触发，所述电压高于该多对不同间隔的导电结构被配置成起弧所用的电压。
在一些实施例中，在触发时，基于半导体的电气过应力保护装置被配置为使得跨越基于半导体的电气过应力保护装置的电压不会回跳到较低的电压。
在一些实施例中，在触发时，基于半导体的电气过应力过载保护装置被配置成使得跨越半导体的电气过应力保护装置的电压回跳到一电压，所述电压高于该多对不同间隔的导电结构被配置成起弧所用的电压。
在一些实施例中，在触发时，基于半导体的电气过应力保护装置被配置成不回跳到电压或回跳到一电压，该电压高于该多对不同间隔的导电结构被配置成起弧所用的电压。
在一些实施例中，该多对不同间隔的导电结构被配置为连接到核心电路，并且抽取由eos过应力事件导致的少数电流，从而用作eos过应力事件的监测装置。
在一些实施例中，在起弧时，具有不同尺寸间隙的该多对间隔的导电结构中的每一对被配置成使得跨越每个间隙的电压回跳到高于对核心电路的电源电压的电压。
附图说明
现在将参考附图通过非限制性示例来描述本公开的实施例。
图1a是根据实施例，具有核心电路和包括间隔的导电结构的电气过应力(eos)监测器装置的半导体装置的示意图。
图1b示出了具有示例核心电路的、图1所示的半导体装置的一个实施方式。
图1c是根据实施例的电气过应力(eos)监测器装置的示意图，其包括响应于eos事件，电气起弧之前和之后的一对间隔的导电结构。
图1d是根据实施例，包括并联电连接的多对间隔的导电体的eos监测器装置的示意图。
图1e是根据实施例。包括与保险丝串联电连接的一对间隔的导电结构的eos监测器装置的示意图。
图2a是根据实施例，具有多级互连金属化的半导体装置的示意性横截面图，其中多个级中的一个或多个可以包括eos监测器装置。
图2b是示出根据实施例，实验观察到的、在各种金属化层处形成的起弧电压与导电结构的间隔之间的相关性的曲线图。
图3和图4是根据实施例，包括被配置为监测与eos事件相关联的电压和/或能量的多对间隔的导电结构的eos监测器设备的示意图。
图5a和5b是根据实施例，包括被配置为用作静电放电(esd)装置的多对间隔的导电结构以保护核心设备免受eos事件影响的eos保护装置的示意图。
图6示出了根据实施例，一对间隔的导电结构和esd装置的示意性准静态电流-电压曲线。
图7a和7b是根据实施例，包括被配置为监测与eos事件相关联的电压和/或能量的多对串联连接的、间隔的导电结构的eos监测器装置的示意图。
图8a是根据实施例，包括多对串联连接的、间隔的导电结构的eos保护和监测布置的示意图，所述导电结构被配置为静电放电(esd)装置以保护核心装置免受eos事件的影响。
图8b是根据实施例的eos保护和监测机构的示意图，所述eos保护和监测机构包括被配置为监测eos事件的、多对串联连接的、间隔的导电结构和被配置为保护核心装置免受eos事件影响的单独静电放电(esd)装置。
图9a是根据实施例的多对间隔的导电结构的自上向下的示意图，所述导电结构并联电连接到与不同触发电压相对应的不同间隙。
图9b是根据实施例，有平版印刷图案的沉积金属层的自上向下的示意图，示出了并联电连接的间隔的多对导电结构的不同配置。
图10a是根据实施例，多对间隔的导电结构的自上向下的示意图，所述导电结构与不同触发电压相对应的不同间隙并联电连接。
图10b是根据实施例，有平版印刷图案的沉积金属层的自上向下的示意图，示出了并联电连接的多对间隔的导电结构的不同配置。
图11是根据实施例，可以与火花间隙装置串联连接的保险丝的自上向下的示意图。
图12示出了根据实施例，在电气过应力(eos)监测器装置上测量的实验电流-电压曲线，所述监测器装置包括并联电连接的多对间隔导电体。
图13是示出根据实施例，实验观察到的、起弧电压与eos监测器装置之间的间隔的关系的曲线图，每个监测器装置均包括在半导体装置中的线后端(beol)金属化的各种金属化层处形成的一对间隔的导电结构。
图14a和14b是根据实施例的电气过应力(eos)监测器装置的示意图，所述监测器装置包括响应于eos事件的起弧之前和之后的一对间隔的导电结构。
图15是示出根据实施例，实验观察到的、在起弧电压与在一对间隔的导电结构之间的间隔之间的晶片级关系的曲线图。
图16是示出根据实施例，实验观察到的、在起弧电压(也称为击穿电压或bv)与在金属1级处形成的一对间隔的导电结构之间的间隔之间的晶片级关系的曲线图。
图17是示出根据实施例，实验观察到的、在起弧电压与在金属3级处形成的一对间隔的导电结构之间的间隔之间的晶片级关系的曲线图。
图18是示出根据实施例，实验观察到的、在起弧电压与在金属1级和3级处形成的一对间隔的导电结构之间的间隔之间的晶片级关系的曲线图。
图19是示出根据实施例，实验观察到的、在起弧电压与在金属3级处形成的一对间隔的导电结构之间的间隔之间的晶片级关系的曲线图。
图20是示出根据实施例，实验观察到的、跨越在金属1级处形成的一对间隔的导电结构的标称间隔的晶片的起弧电压的重复性的曲线图。
图21是根据实施例，并联电连接并被钝化覆盖的多对间隔的导电结构的自上到下的示意图。
图22是根据实施例，并联电连接并且具有包括间隙的暴露部分的多对间隔的导电结构的自上到下的示意图。
图23示出了根据实施例，跨越多对间隔的导电结构(如25b所示)的直流扫描的电流-电压(iv)曲线。
图24是示意性地示出功率密度-故障对电子电路的施加脉冲宽度的依赖性的曲线图(wunsch-bell曲线)。
图25是示出根据实施例，具有不同间隙的各对间隔的导电结构的触发电压的温度依赖性的曲线图。
图26a示出了根据实施例，在使用金属2结构制造的一对间隔的导电结构上测量的、非常快的传输线脉冲(vftlp)电流-电压(iv)曲线。
图26b示出了与图26a的vftlpiv曲线对应的重叠电压-时间(v-t)曲线和电流-时间(i-t)曲线。
图27是示出了由不同材料形成的多对间隔的导电结构的触发电压对传输线脉冲(tlp)测试条件下的间隙距离的依赖性的曲线图。
图28a示意性地示出了使用具有不同负载值的传输线在传输线脉冲测试下实验地控制有效保持电压。
图28b示出了关于图28a所示的负载值对保持电压的影响的实验验证。
图29a是根据实施例的多对间隔的导电结构的自上到下的示意图，该导电结构与包括间隙并且被不同材料填充的钝化层中形成的开口并联电连接。
图29b是根据实施例的多对间隔的导电结构的自上到下的示意图，该导电结构与包括间隙并且被不同材料填充的钝化层中形成的开口并联电连接。
图29c是根据实施例的多对间隔的导电结构的自上到下的示意图，该导电结构与包括间隙并且被不同材料填充的钝化层中形成的开口并联电连接。
图30是根据实施例的并联电连接的多对间隔的导电结构的自上到下的示意图，所述导电结构具有形成在钝化层中的开口，所述钝化层与微流体通道重叠。
图31是根据实施例，用于在eos监测器上制造微流体通道的工艺流程。
图32是根据实施例的用于将柔性基底与eos监测器集成的工艺流程。
图33是根据实施例，包括电气过应力检测电路的示例性电子装置的示意图。
图34a示出了可以在一个或多个实施例中实现的示例电气过应力保护装置。
图34b示出了可以在一个或多个实施例中实现的示例电气过应力保护装置。
图34c示出了可以在一个或多个实施例中实现的示例电气过应力保护装置。
图34d示出了可以在一个或多个实施例中实现的示例电气过应力保护装置。
图35是根据实施例，被配置为检测电子装置的引脚处的电气过应力事件的示例性电子装置的一部分的示意图。
图36是根据实施例，被配置为检测穿过存储元件的电气过应力事件的示例性电子装置的一部分的示意图。
图37是根据实施例，包括检测电路和电气过应力保护装置的示意图。
图38是根据另一实施例，包括检测电路和电气过应力保护装置的示意图。
图39是根据另一实施例，包括检测电路和电气过应力保护装置的示意图。
图40是包括根据另一实施例，包括检测电路和电气过应力保护装置的示意图。
图41是根据实施例，被配置为检测和存储与电气过应力事件相关联的信息的示例性电路的示意图。
图42是根据实施例，具有电气过应力事件检测电路的电子设备的一部分的示意图。
图43是根据实施例，包括压模的堆叠压模的示意图，所述压模包括功能安全电路。
图44是根据实施例，包括功能安全电路的包装中的系统的示图。
图45是根据实施例，包括功能安全电路的系统的示图。
图46是根据实施例，被配置为存储与电气过应力事件相关联的电荷并且检测电气过应力事件的发生的示例性电子装置的示意图。
图47a是根据实施例的电气过应力保护装置的示例布局的平面图。
图47b是根据实施例的电气过应力保护装置的另一示例布局的平面图。
图47c是根据实施例的电气过应力保护装置的另一示例布局的平面图。
图48示出了根据实施例的另一个电气过应力保护装置，其中电流浪涌垂直地传导到下面的层。
图49示出了根据实施例，具有能够利用用于存储电荷的电气过应力事件的、按比例放大的结构的垂直集成系统的示例。
图50是根据实施例，包括电气过应力保护和过应力监测电路的垂直集成系统的示意图。
图51是根据实施例，包括电气过应力保护和在单个芯片上的过应力监测电路的垂直集成系统的示意图。
图52示出了根据实施例，具有电气过应力保护装置、存储元件和处理电路的压模。
图53示出了根据另一实施例，具有电气过应力保护装置、存储元件和处理电路的压模。
图54a示出了根据实施例，包括外壳的移动设备的实施例，外壳具有嵌入在外壳内的导管。
图54b示出了根据实施例，包括外壳的移动设备的实施例，外壳具有嵌入在外壳内的导管。
图54c示出了根据实施例的可穿戴装置的实施例，所述可穿戴装置包括具有嵌入在外壳内的导管的外壳。
具体实施方式
以下某些特定实施例的详细描述给出了具体实施例的各种描述。然而，本文描述的创新可以以多种不同的方式来实现，例如，如权利要求书所限定和包含的那样。在本说明书中，参考附图，其中相似的引用数字可以表示相同或功能相似的元件。应当理解，附图中所示的元件不一定按比例抽取。此外，应当理解，某些实施例可以包括比图示中所示的更多元件和/或所示元件的子集。此外，一些实施例可以包括来自两个或更多个附图的特征的任何合适的组合。本文提供的标题仅为方便起见，并不一定影响权利要求书的范围或含义。
用于包括使用低电压cmos工艺制造的汽车和消费电子产品的各种应用的各种电子装置越来越多地使用在较高双向电压下工作的输入/输出(i/o)接口引脚。这些装置通常在相对恶劣的环境中工作，并且应符合适用的静电放电(esd)和电磁干扰抗扰度(emi)规范。集成电路(ic)可能特别容易受到电气过应力(eos)事件(例如esd事件)的损害。可靠的esd和emi抗扰性是可取的，因为电子装置可能经受超过普通操作条件的、宽范围的高压瞬态电气事件。高电压事件在汽车电子领域尤其常见。
瞬态电事件可以是，诸如，快速变化的高能量信号，例如静电放电(esd)事件。瞬态电气事件可能与由用户接触或与其他物体接触引起的过电压事件相关联，或简单地由电气系统中的故障导致。在其他情况下，制造商可以产生瞬态电气事件，以在限定的应力条件下测试收发器集成电路的鲁棒性，这可以由各种组织(例如联合电子设备工程委员会(jedec)、国际电工委员会(iec)和汽车工程协会(aec))设定的标准表述。
可以采用各种技术来保护例如ic的电子装置的核心或主电路免受这些有害的瞬时电气事件的影响。一些系统采用外部片外保护装置，以确保核心电子系统不会响应于瞬态静电和电磁事件而受损。然而，由于对性能、成本和空间的考虑，对于与主电路(即待保护的电路)单片集成的保护装置的需求日益增加。
通过提供保护装置，例如esd保护装置，可以增强电子电路的可靠性。当瞬态电气事件的电压达到触发电压时，这样的保护装置可以通过从高阻抗状态过渡到低阻抗状态而在某些位置(例如，ic功率高电源电压(vdd))将相对较高的电压电平保持在预定义的安全范围内。此后，在瞬态电气事件的电压达到正或负的故障电压(这可能导致最常见的造成ic损坏的原因中的一个)之前，保护装置可以将与瞬态电事件相关联的电流的至少一部分分流到，例如，地面。保护装置可以被配置为，例如，保护内部电路免受超过ic功率高和功率低(例如接地)电压供应电平的瞬态信号的影响。可以期望针对不同的电流和电压(i-v)阻塞特性配置保护装置，并且可以在正常工作电压条件下使用快速操作性能和低静态功耗实施免受正和负瞬态电气事件影响的保护。
电气过应力监测器装置和具有间隔的导电结构的保护装置。
典型的电气过应力保护装置被设计成保护核心电路免受可能有害的电气过应力事件的影响。eos保护装置通常被设计为基于核心电路在使用期间将经受的eos条件的范围来保护核心电路。然而，由于eos保护装置被设计为当有破坏性的eos事件超过触发条件(例如触发电压或阈值电压)时触发，因此触发事件仅指示触发条件已经被超过，而例如没有指示超过的程度。此外，当发生接近但不超过eos保护装置的触发条件的可能有破坏性的eos事件时，不提供警告，即使这种eos事件的重复发生最终可能导致核心电路和/或eos保护装置的实际损坏和故障。因此，需要一种可以提供关于有破坏性的eos事件的半定量或定量信息的监测器装置，例如与有破坏性的eos事件相关联的电压和耗散能量，而不管eos保护装置是否被触发。这种监测器装置可以在超过核心电路的阈值电压限制的、更有破坏性的eos影响设备之前，检测eos事件并将警告转给用户，例如作为预防性维护。此外，当设备被eos事件损坏时，监测器设备可以提供可能对设备造成损害的eos事件的历史记录，从而提供有价值的诊断信息以确定eos事件的根本原因。
为了提供这些优点和其它优点，根据各种实施例公开了一种电气过应力(eos)监测装置。eos监测装置包括一对间隔的导电结构，所述导电结构被配置为响应于eos事件而起弧。有利地，当核心电路尽管具有eos保护装置但仍然由于有破坏性的eos事件而出现故障时，或者当esc保护装置本身由于有破坏性的eos事件而出现故障时，可以使用eos监测装置获得关于有破坏性的eos事件的性质的信息。这种信息可以包括，例如，与eos事件相关联的电压和/或能量。另外，当发生接近但不超过eos保护装置的触发条件的潜在有破坏性的eos事件时，可以使用eos监测装置提供警告，使得可以防止重复发生的这种eos事件导致核心电路和/或eos保护装置的实际损坏或故障。此外，eos监测设备可以有利地被配置为用作eos保护装置本身。此外，eos监测设备可以用作监测器和/或eos保护装置，而不管核心电路是否被激活。在下面的描述和附图中，术语“esd保护装置”用于容易地区分eos监测装置的标签；然而，本领域技术人员将理解，所谓的“esd”保护装置可以防止更广泛的eos事件阵列，并且不限于防范esd事件。
因此，与eos事件的发生相关的信息(例如，与eos事件相关联的电压和/或能量)可能对使用本文公开的eos监测设备的电子系统而言是不可用的。各种实施例可以在各种应用中提供更可靠的电路操作。例如，各种实施例可以减少汽车或其他车辆中的电子电路的故障并提高司机和/或乘客的安全性。作为另一示例，对于诸如心率监测应用的保健应用中的电子电路，可以使用实施例来更可靠地检测生理参数的变化，使得可以响应于检测到这种变化而进行适当的行动。当保健应用中的电路出现故障时，健康状况可能受到不利影响。在需要可靠电路操作的应用中，本文公开的实施例可以减少或最小化对关键电路的未知潜在损害。此外，“监测”功能不需要实时响应。相反，有用的是具有在装置出现故障后可以检查的监测设备，以确定故障部件发生多少eos事件或什么级别的eos事件，以用于诊断目的。这样的信息可以，例如，通过在使用期间或故障之后的电监测，或通过目视检查故障部件来获得，如根据下面的描述所理解的那样。关于eos事件的程度的诊断信息可有助于精确定位eos事件的原因，以避免将来发生这种事件或设计更能抵抗这种事件的零件。
如上所述，尽管本公开可以讨论“esd”保护装置或电路和esd事件，用于说明性目的，但是应当理解，本文所讨论的任何原理和优点可以应用于任何其它电气过应力(eos)条件。eos事件可以包括各种事件，包括持续约1纳秒或更短的瞬态信号事件，持续数百纳秒的瞬态信号事件，持续1微秒数量级的瞬态信号事件，以及包括直流(dc)过应力的更长的持续时间事件，。
图1a是根据实施例，具有核心电路104和包括间隔的导电结构的电气过应力(eos)监测器装置108a、108b的电子装置100的示意图。间隔的导电结构可以被称为火花间隙装置，并且它们被配置成允许起弧穿过导电结构之间的电介质间隙。核心电路104可以是任何合适的、待保护的、基于半导体的电路，其可以包括晶体管、二极管、电阻器以及其他电路元件。核心电路104可以连接到电压高电源112a，例如vdd或vcc，以及电压低电源112b，例如vss或vee。核心装置104包括输入电压端子114a、114b和输出端子116。在电压高电源112a与电压低电源112b之间电连接并且与芯电路104电并联的是eos监测器装置108a、108b，所述监测器装置分别具有间隔的导电结构。在所示的实施例中，监测器装置108a、108b中的每个包括连接到用作阳极的电压高电源112a的第一导电结构和连接到用作阴极的电压低电源112b的第二导电结构。在第一和第二导电结构之间提供有设计距离的至少一个间隙。在图1a中，每个eos监测器装置108a，108b均具有平行形成的三个这样的间隙，并且如下所述，该三个间隙可以具有三个不同的尺寸。响应于esd事件，eos监测器设备108a，108b被配置为电气起弧。每个eos监测器装置108a，108b的间隔的导电结构由一材料形成，具有形状，并且在第一和第二导电结构之间具有间隔，使得每个eos监测器装置108a、108b被配置为在触发电压vtr处起弧。在eos监测设备108a、108b具有多个间隙的情况下，每个间隙具有自身的触发电压vtr。电弧可能穿过小于eos电压将起弧穿过的距离的所有间隙。
图1b是根据实施例，示出核心电路104的示例的电子装置100的示意图，所述核心电路电连接到包括间隔的导电结构的电气过应力(eos)监测器装置108a、108b。核心电路104包括一个或多个电阻器(例如r、r1、r3、r5、r6)和/或一个或多个二极管，和/或一个或多个晶体管q1、q2、q4、q5以及其他电路元件。
在图1a和1b所示的实施例中，为了说明的目的，eos监测器装置108a、108b设置在电压高电源(v+)112a和电压低电源(v-)112b之间。然而，实施例并不限于此，在其他实施例中，替代或除了v+112a，v-112b，v1、v2和vout之间的任何两个电压节点之间的eos监测器装置108a、108b外，可以设置eos监测器装置，其中可在其间产生电气过应力情形。
图1c是根据实施例的电气过应力(eos)监测器装置的示意图，所示监测器装置包括响应于eos事件，在电气起弧之前(116a)和之后(116b)的一对116a/116b间隔的导电结构。该对间隔的导电结构116a在起弧之前包括阴极120a和阳极124a，并且该对间隔的导电结构116b在起弧之后包括阳极120b和阳极124b。
在由于esd事件而经历起弧之前，该对间隔的导电结构116a具有前弧间电极间隔128a。如下所述，除了其他因素之外，可以调节前弧间电极间隔128a，使得所得到的eos监测器设备被配置为在期望的触发电压vtr处起弧。在经历起弧时，该对间隔的导电结构116b具有大于前弧间电极间隔128a的后电弧电极间隔128b。如下所述，后弧电极间隔128b相对于前弧间电极间隔128a增加的量除了别的因素外，还取决于起弧期间耗散的能量的大小以及该对导电结构的材料特性。由于增加的电极间隔128b，在经历起弧后，该对间隔的导电结构116b的触发电压vtr增加。除了其他因素之外，可以调节该对间隔的导电结构116a的结构和材料，使得所得到的增加的vtr以所需量高于初始vtr。因此，根据一些实施例，是否已经发生eos事件可以通过测量相对于在起弧之前的该对间隔的导电结构116a，跨越起弧之后的该对隔离的导电结构116b的开放电路电压的增加来确定。间隙的变化也可以被检测为通过包括间隙的路径的漏电流的变化。也可以视觉检测出该变化，因为损伤的尖端将在目视检查中显而易见。因此，这些装置可以允许目视检查的方式(例如使用显微镜)(例如，与集成电路的金属层)集成。
不限于任何理论，间隔的导电结构的起弧会因为由于从阴极120a到阳极124a的电流的流动而产生的放电而引发。电流的流动可以通过各种机制产生，例如场致发射、二次发射、热发射以及其他机制。例如，在某些情况下，间隔的导电结构的起弧可以在通过场致发射的起弧期间由阴极120a发射的自由电子引发、促进或维持，这是指由静电场导致的电子的发射。场致发射可以在相对较强的电场(例如，107v/cm)下发生，其中自由电子被从金属表面拉出。一旦引发，在某些情况下，间隔的导电结构的起弧可以通过热电子发射由阴极120a发射的自由电子进一步促进或维持。例如，在阴极120a与阳极120b之间的电流的流动可以增加阴极120a的导电材料的温度，这增加了其中自由电子的动能，从而使电子将从阴极120a的导电材料的表面喷出。
因此，由于由eos事件导致的阴极120a与阳极120b之间的电位差，产生的自由电子(例如，通过场致发射或热离子发射)可以朝向阳极120b加速。这种电子可以进一步将电极间材料的原子分解为带电粒子，这可以在eos事件的高电场下产生高速度。从阴极120a向阳极120b移动的这些高速电子与阴极120a和阳极120b之间的电极间材料(例如空气或电介质材料)的原子相撞，并将其分解成带电粒子，即电子和离子。
如上所述，自由电子和带电粒子参与引发电弧及它们的维护。在没有支持任何科学理论的情况下，通过阴极120a发射电子取决于几个因素，包括诸如阴极和/或阳极的功函数和电离电位的材料性质以及它们的物理形状和尺寸。此外，如上所述，vtr在起弧时增加的量取决于几个因素，包括诸如阴极和阳极的熔点的材料性质以及它们的物理形状和尺寸。
根据各实施例，考虑到上述发射性质和熔融性质等因素，阴极120a和阳极120b两者中的一个可以由合适的导电和/或半导电材料形成，例如n-掺杂多晶硅和p-掺杂多晶硅，包括c、al、cu、ni、cr、co、ru、rh、pd、ag、pt、au、ir、ta和w的金属，导电金属氮化物，包括硅化钽、硅化钨、硅化镍、硅化钴和硅化钛的导电金属硅化物，包括ruo2的导电金属氧化物，上述的混合物或合金等。在一些实施例中，阴极120a和阳极120b两者中的一个可以包括过渡金属，并且可以是，例如，过渡金属氮化物，例如tin、tan、wn或tacn。
在一些实施例中，阴极120a和阳极120b可由相同的导电材料形成或包括相同的导电材料，而在其它实施例中，阴极120a和阳极120b可由不同的导电材料形成或包括不同的导电材料。
图1d是根据实施例，包括并联电连接的多对间隔的导电结构的eos监测器装置132的示意图。eos监测器装置132包括多对间隔的导电结构。多对间隔的导电结构由包括多个阴极导电结构1361、1362、1363的阴极136和包括多个对应的阳极导电结构1401、1402、1403的阳极140形成。
参考图9a和10a，在各种实施例中，多对间隔的导电结构可以是不同间隔的数对间隔的导电结构，其中该数对的至少一个子集在相应的阴极和阳极之间具有不同的间隔。可以将该不同间隔的数对间隔的导电结构描述为在它们之间的具有多个大小的间隙d1、d2……和dn，其中n是该数对的数量。
在各种其它实施例中，多对间隔的导电结构可以在相应的阴极和阳极之间标称具有相同的间隔。
在不支持任何科学理论的情况下，如上所述，在某些情况下，用于引发阴极与阳极之间的起弧的电子的产生可以取决于其间的电场。结果，阴极和阳极之间的间隔可以被选择或配置为在不同的阈值或触发电压下起弧。
因此，在一些实施例中，该多对间隔的导电结构可以有利地包括有不同间隔的数对间隔的导电结构。这些实施例在估计esd事件的实际电压方面是有利的。例如，在esd事件之后，通过识别在经起弧的数对间隔的导电结构之间具有最大间隔距离的一对间隔距离的导电结构，可以估计与eos事件相关联的过应力电压。与每个间隙相关联的触发电压可以预先知道，并且对邻近一个间隙的尖端的损坏(而不损坏另一个间隙)可以指示两个间隙的阈值电压之间的事件。
然而，实施例不限于此。在一些其它实施例中，数对间隔的导电结构可以有利地标称具有相同的间隔。
再次参考图1d，多对间隔的导电结构由包括多个阴极导电结构1361、1362、1363的阴极136和包括多个对应的阳极导电结构1401、1402、1403的阳极140形成。。在所示例的实施例中，示出了由阴极导电结构1361、1362、1363和阳极导电结构1401、1402、1403形成的三对间隔的导电结构。然而，在各种实施例中，eos监测器装置132可以包括合适数量的任何对阴极导电结构和阳极导电结构。由导电指形物1361和1401表示的火花间隙装置被示为损坏，表示eos事件针对最左边的火花间隙装置超过触发电压，并且还指示eos事件低于针对由导电指形物对1362/1402和1363/1403表示的其它两个火花间隙装置的触发电压。
图1e是根据一些实施例，包括第一端子146(例如，高压端子)和第二端子(例如低电压端子)的eos监测器装置的示意图。根据实施例，设置在第一和第二端子146、148之间的是火花间隙监测器装置148，其包括与保险丝152串联电连接的多对间隔的导电结构。多对间隔的导电结构的148与以上所描述的、关于图1d的那些类似。在一些其它实施例中，第一端子146可以是低电压端子，并且第二端子148可以是高电压端子。
由于一些原因，具有保险丝152可能是有利的。例如，根据各种实施例，保险丝152可被配置为估计与eos事件相关联的电流、速度和/或能量。在一些实施例中，保险丝152可以基于保险丝可以连续流动而不中断电路的最大电流来额定。除了可以使用间隔的导电结构148来估计eos事件的电压之外，当期望获得由eos事件产生的电流时，这样的实施例可以是有利的。在一些其它实施例中，可以基于其熔断的速度，根据电流流过其的大小以及制造保险丝的材料，对保险丝152进行额定。工作时间不是一个固定的时间间隔，而是随着电流的增加而减少。除了可以使用火花间隙监测器装置148的间隔的导电结构来估计的有破坏性的eos事件的电压之外，当保险丝152的电流额定值可以用于估计eos事件的电流时，当希望获得eos事件的持续时间时，这种实施例可以是有利的。在一些实施例中，可以基于保险丝可以连续传导而不中断电路的最大能量对保险丝152进行额定。除了可以使用间隔的导电结构148来估计的eos事件的电压之外，当期望获得由eos事件产生的能量时，这样的实施例可以是有利的。例如，能量额定值可以基于i2t的值，其中i表示电流，t表示eos事件的持续时间。在各种实施例中，i2t可以与熔化保险丝152的材料相关联的能量成比例。由于保险丝的i2t额定值与保险丝152在熔化之前消耗的能量成比例，因此它可以是由eos事件造成的热损伤的量度。
仍然参考图1e，保险丝152还可以有利于通过检测穿过保险丝152(其使用，例如，感测电路144来串联连接到火花间隙监测器装置148)的开放电路来确定是否发生了eos事件，其可以包括运算放大器156。
仍然参考图1e，保险丝152可以进一步有利于在eos事件之后关闭流过保险丝152的电流，以防止对包括核心电路的其它电路造成损坏。这是因为，一旦被触发，火花间隙监测器装置148可以继续通过高电平电流，直到跨越它的电压下降到低于保持电压，如以下所讨论的那样，特别是在eos事件期间连接电源的情况下。通过具有串联的保险丝152，在超过与火花间隙监测器装置148所经历的eos事件相关联的规定电流、时间和/或能量时，可以关闭流过火花塞监测装置148的导电结构的电流，从而限制对核心电路和其他连接装置的损坏。
图2a是根据实施例，包括基底和多级互连金属化的半导体装置的示意性横截面图，其中多级互连金属化中的一个或多个包括eos监测器装置。该半导体装置包括火花间隙监测器装置，所述监测器装置包括与基底集成的一对间隔的导电结构，其中间隔的导电结构被配置为响应于参照图1a-1d所述的eos事件而电气起弧。所示例的互连金属化层可以是，例如，基于cu的(基于双或单的镶嵌工艺的)或基于al(基于负的图案化)或基于其它合适的金属化技术。图2a所示的半导体装置包括半导体基底200，例如硅基底。半导体装置包括各种前端结构中的一个或多个，所述前段结构包括，例如，隔离区域202，例如浅沟槽隔离(sti)区域、阱、金属氧化物半导体(mos)晶体管、双极结型晶体管和pn结，仅举几例。半导体装置还包括多层互连金属化结构，包括触点205(via0)、过孔215(via1)、225(via2)和235(via3)。该半导体装置还包括互连金属化层210(金属1)、220(金属2)、230(金属3)和240(金属4)，其中金属n和金属n+1通过过孔n相互连接。包括一对间隔的导电结构的一个或多个eos监测器设备可以形成在金属化层210、220、230和240中的一个或多个中。此外，在一些实施例中，串联连接到间隔的导电结构的保险丝也形成在相同或不同的金属化层210、220、230和240中的一个或多个中。当然，应当理解，半导体装置可以包括额外的金属层，并且火花间隙监测器装置可以形成在半导体基底的线后端金属化层中的任何合适的金属层处。此外，在其他实施例中，基底可以是用于独立eos监测器压模的不同材料(例如，玻璃)。无论是否与其他装置集成，以及是否形成在半导体基底上，诸如光刻和蚀刻之类的半导体制造技术可以用于限定火花间隙装置的间隔的导电结构(例如指状物)。可以通过随后的分割进行晶片级的制造，而不管火花间隙装置是在独立的监测器压模中形成还是与半导体装置电路集成。
仍然参考图2a，在一个或多个介电层中形成或埋入金属化(金属1至金属4)中的每个或过孔(过孔0至过孔3)。在本公开中，将两个相邻金属层之间的电介质称为层间电介质(ild)，而将嵌入金属互连层的电介质称为金属内电介质(imd)。如图2a中所示出的那样，介电层217、227和237是ild层，而介电层212、222、232和242是imd层。半导体装置另外包括介电层206(ild0)、212(imd1)、217(ild1)、222(imd2)、227(ild2)、232(imd3)、237(ild3)和242(imd4)。半导体装置另外可以包括在互连金属化层上面的钝化层，该钝化层包括焊线250和金属凸块260，它们可以用于，例如，倒装芯片包装。为了示例性的目的，图2a的互连金属化工艺架构具有四层金属，即金属1(210)、金属2(220)、金属3(230)和金属4(240)。然而，实施例不限于此，并且根据各种实施例的互连金属化工艺架构可以包括更多(五个或更多)或更少(3个或更少)的金属层。在所示例的多级金属化互连工艺架构中，交替的金属化层可以与上方和下面的各层正交地运行，以使层间干扰最小化。此外，每个互连金属化层的间距可以比较低的互连金属化层高。根据实施例，半导体装置还可以包括在顶部的、通过，例如al焊线(例如焊线250)或焊球(例如，金属凸块260)，而钝化的i/o输出。
仍然参考图2a，金属化层和过孔中的每一个可以由上述任何合适的金属形成。根据各种实施例，该对间隔的导电金属结构可以形成在金属层1至n中的任何一个中，并且可以具有从0.1μm至10μm、0.1μm至5μm、0.1μm至1μm、0.1μm至0.5μm、0.5μm至1μm或由这些值定义的任何范围的厚度。
根据一些实施方案，imd和ild层中的每一个可以由合适的介电材料形成，例如二氧化硅或氮化硅。根据一些其他实施例，imd和ild层可以由合适的低-k材料形成，例如，掺氟二氧化硅、掺碳二氧化硅、多孔二氧化硅、多孔掺碳二氧化硅、旋涂有机聚合物介电材料和旋涂硅基聚合介电材料，仅举几个例子。
图2b是示出根据实施例，实验观察到的、起弧电压与eos监测装置的间隔之间的相关性，每个所述监测器装置包括在各种金属化层处形成的一对间隔的导电结构，所述金属化层包括金属化层1至5。该曲线图示出了类似于上面关于图1a至1e所描述的那些，各种间隔的导电结构的、以伏特(y轴)为单位的起弧电压，其作为阴极和阳极之间的间隔(x轴)的函数。如上所述，在起弧电压与阴极和阳极之间的间隔之间可以观察到大致线性的关系。关于图13，进一步示例附加的实验观察到的相关性。
图3是根据实施例，包括多对不同间隔的导电结构316的eos监测器装置300的示意图，所述导电结构316被配置为监测与eos事件相关联的电压和/或能量。多对不同间隔的导电结构316包括数对导电结构316-1、316-2……316-n，每个导电结构在其之间均具有不同间隙，其中数对不同间隔的导电结构316-1、316-2……316-n并联电连接并且被配置成响应于不同的电气过应力电压vtr1、vtr2，...vtrn而电气起弧。多对不同间隔的导电结构316连接在一端的电压高电源、电压高引脚或电压高节点304和另一端的多个保险丝320和多个感测电路324之间。多个保险丝320在一端连接到多个不同间隔的导电结构316，以及在另一端连接到电压低电源、电压低引脚或电压低节点308。多个保险丝320包括与多对不同间隔的导电结构316-1、316-2……316-n串联连接的保险丝320-1、320-2……320-n。保险丝320-1、320-2...320-n被配置为响应于不同电平电流、不同的持续时间和/或不同的能量而熔断，如上面关于图1e所述的那样。保险丝320-1、320-2……320-n被连接到感测电路324-1、324-2……324-n并且被配置为由感测电路324-1、324-2……324-n感测。
仍然参考图3，eos监测器装置300另外包括标记为esd装置312的eos保护装置，其可以是基于半导体的eos保护装置，所述保护装置与多对不同间隔的导电结构316和多个保险丝320并联电连接。eos监测器装置300电连接到核心电路(未示出)。
在操作中，响应于eos事件，esd装置312以esd触发电压vtresd触发，随后多个间隔的导电结构316以vtr1、vtr2……vtrn(均低于vtresd)触发。在触发时，连接到核心电路的esd设备312被配置为抽取由eos过应力事件导致的多数电流i1，而连接到核心电路的多对不同间隔的导电结构316被配置为抽取由eos过应力事件导致的少数电流i2。在各种实施例中，根据实施例，eos监测器装置300可被配置为使得i2为i1的50％或更少，i1的10％或更少，或i1的2％或更少，使得多个不同间隔的导电结构316被配置为主要用作监测装置，以监测与eos过应力事件相关联的电压和/或能量，而不会相对于esd装置312抽取相对高水平的电流。然而，保险丝324防止过大的电流流动，特别用于当连接电源的同时可能发生eos事件的应用。
图4是根据实施例，包括多对不同间隔的导电结构416的eos监测器装置400的示意图，所述导电结构316被配置为监测与eos事件相关联的电压和/或能量。eos监测器装置400在某些方面被配置为类似于上面关于图3所描述的eos监测器装置300，其相似之处将不再详细描述。在eos监测器装置400中，多对不同间隔的导电结构416连接在一端的电压高电源、电压高引脚或电压高节点304和另一端的多个保险丝420和多个感测电路424之间。多个保险丝320连接到一端的多个不同间隔的导电结构416，以及另一端的电压低电源、电压低引脚或电压低节点308。然而不同于上面关于图3所描述的eos监测器装置300，与多对不同间隔的导电结构416-1、416-2，...416-n串联连接的保险丝420-1、420-2……420-n中的每一个又包括多个保险丝元件。保险丝420-1、420-2...420-n被配置为响应于不同电平电流、不同的持续时间和/或不同的能量而熔断，如上面关于图1e所述的那样。另外，每个保险丝420-1、420-2……420-n中的每个并联保险丝元件又被配置为响应不同电平电流、不同的持续时间和/或不同的能量而被熔断，如以上关于图1e所述的那样。
因此，eos监测器装置300(图3)和400(图4)包括数对导电结构，所述导电结构具有不同间隙并且被配置为响应于过应力电压而起弧，所述过应力电压与不同的间隙相关，例如线性相关，使得响应于eos事件，可以估计与eos事件相关联的电压。例如，可以通过识别在经起弧的数对间隔的导电结构中具有最大间隔距离的一对间隔的导电结构，并且由此估计与eos事件相关联的最大电压来估计电压。
另外，eos监测器装置300(图3)和400(图4)包括一个或多个不同的保险丝，所述保险丝串联连接到具有不同间隙的数对不同导电结构，使得响应于eos事件，可以估计与eos事件相关的能量。例如，对于给定的一对经起弧的导电结构，可以估计能量，识别熔断的保险丝的能量等级(图3)或识别熔断保险丝中具有最大能量等级的保险丝的能量等级(图4)(假定另外较高的能量额定的保险丝保持未熔断)，并由此估计与eos事件相关的能量。
图5a是根据实施例，包括多对不同间隔的导电结构516的eos保护装置500a的示意图，所述导电结构被配置为eos保护装置，以保护核心装置免受eos事件的影响。与关于图3和图4所示的eos监测器装置不同，eos保护装置500a可以不包括一个或多个保险丝。eos保护装置500a包括多对不同间隔的导电结构516，所述导电结构516包括数对不同间隔的导电结构516-1、516-2……516-n，每个导电结构在其之间具有不同的间隙，其中数对不同间隔的导电结构516-1、516-2……516-n并联电连接并且被配置为响应于不同的电气过应力电压vtr1、vtr2……vtrn而电气起弧。多对不同间隔的导电结构体516连接在一端的电压高电源、电压高引脚或电压高节点304和另一端的电压低电源、电压低引脚或电压低节点308。
在操作中，eos保护装置500a被配置为保护装置和监测器装置两者，并且连接到核心电路的多对不同间隔的导电结构516被配置为抽取由eos过应力事件引起的大部分或基本上全部电流，并将其引导到地面、电压低电源、电压低引脚或电压低节点308。
图5b是根据实施例的eos保护装置500b的示意图，所述eos保护装置包括多对不同间隔的导电结构516，所述导电结构被配置为eos监测器装置，以允许针对一个或多个eos事件确定最大电压电平。
不同于上面关于图5a所描述的eos保护装置500a，eos监测器装置500b另外包括标记为esd装置312的eos保护装置，其可以是与多个不同间隔的导电结构516并联电连接的、基于半导体的esd装置。eos监测器装置500b电连接到核心电路(未示出)。在esd装置312本身可能在高电流下被损坏的情况下，除了esd装置312之外，还具有eos保护装置500a可能是有利的。
在操作中，响应于eos事件，esd装置312以esd触发电压vtresd触发，随后多个间隔的导电结构516以vtr1、vtr2……vtrn(均低于vtresd)触发，其方式与上述关于图3描述的类似。触发时，eos保护装置500b被配置为保护装置，并且连接到核心电路的多对不同间隔的导电结构516被配置为抽取由eos过应力事件引起的大部分或基本上全部电流，并将其引导到地面、电压低电源、电压低引脚或电压低节点308。连接到核心电路的esd设备312可被配置为抽取由eos过应力事件导致的少数电流i1，而连接到核心电路的多对不同间隔的导电结构316被配置为抽取由eos过应力事件导致的多数电流i2。在各种实施例中，根据实施例，eos监测器装置300可以被配置成使得i2为i1的50％或更多，为i1的90％或更多，或为i1的98％或更多，使得多个不同间隔的导电结构516被配置为主要用作eos保护装置以保护核心电路。
应当理解，虽然在图5a和5b中，为了清楚起见，所示例的eos保护装置500a和500b包括多对间隔的导电结构516-1……516-n，它们各自直接连接在电压高节点304和电压低节点308之间，在各种实施方式中，每个间隔的导电结构516均可以连接，例如串联连接，到感测元件，所述感测元件例如是串联连接的保险丝或串联的电阻器，用于检测间隔的导电结构是否响应于电气过应力事件而已被触发。这些配置在本说明书的其他地方进一步说明，例如，关于图7a和7b。
图6是根据实施例，分别示出一对间隔的导电结构和eos保护装置的示意性准静态电流-电压(iv)曲线604、608的曲线图600。iv曲线604示意性地示出了该对间隔的导电结构(例如，图5b中的516)针对eos事件的准静态响应，曲线608示意性地示出了eos保护装置(例如，图5b中的312)针对eos事件的准静态响应。x轴和y轴分别表示准静态电压和相应的电流。iv曲线604和608具有各自的阻挡区域(“off”区域)604a和608a，各自的特征在于源极和相应的击穿电压vbd1和vbd2之间的非常高的阻抗。vbd1可以对应于该对间隔的导电结构的触发电压(vtr)，并且vbd2可以对应于esd装置的bjt或雪崩二极管的触发电压(vtr)或阈值电压(vth)。当eos事件的电压超过vbd2时，dv/di变为零，并且发生eos保护装置的切换。当跨越隔离的导电结构的电压超过vbd2时，在eos保护装置的切换之后切换该对间隔的导电结构，根据其，dv/di变为零，并且发生一该对间隔的导电结构的切换。阻挡区域604a和608a之后分别是vbd1和第一保持电压vh1之间以及vbd2和第二保持电压vh2之间的相应的负电阻区域604b和608b(也称为“回跳区域”)，随后是各自的正电阻区域(“on”区域)604c和608c。在保持电压vh1和vh2下，相应的保持电流值分别为ih1和ih2，其可以表示可维持对应装置的“导通”状态的最小电平电流。根据实施例，该对间隔的导电结构和eos保护装置被配置成使得在准静态条件下或响应于具有相对长的持续时间(例如，长于约100ns或长于约1μs)的电压信号，间隔的导电结构的vbd1低于eos保护装置的vbd2和vh2，使得在eos保护装置在响应于eos事件而切换到低阻抗状态之后保持导通的同时，该对间隔的导电结构被触发。应当理解，当间隔的导电结构的vbd1高于eos保护装置的vbd2和vh2时，该对间隔的导电结构可能不会触发。
应当理解，在核心电路加电的操作条件下，如果电压高电源电压304(图3-5b)相对于该对间隔的导电结构的保持电压vh1处于较高的电压，则一旦被激活，即使在eos事件已经停止之后，该对间隔的导电结构也可以继续传导高电平电流。因此，仍然参考图6，在各种实施例中，可能希望将eos监测器装置配置成使得其保持电压大于电压高电源电压vpwr。在下文中，关于图7a-8b，描述了具有高于vpwr的保持电压的eos监测器装置和eos保护装置的实施例。
图7a是根据实施例，包括多对串联连接的间隔的导电结构416的eos监测器装置700a的示意图，所述导电结构被配置为监测与eos事件相关联的电压和/或能量。eos监测器装置700a被配置为类似于上面关于图3描述的eos监测器装置300，但eos监测器装置700a另外包括第二至第z对不同间隔的导电结构716，其中每对包括数对不同间隔的导电结构716-1、716-2……716-n，每个导电结构之间均具有不同间隙。导电结构的不同间隔的对716-1、716-2……716-n中的每一个在一端连接到电压高电源304，并且串联连接到数对不同间隔的导电结构316-1、316-2……316-n中相应的一对，每个导电结构均在其之间具有不同的间隙。每个串联连接的对，例如716-1/316-1、716-2/316-2……和716-n/316-n又并联电连接以产生单独大于每对导电结构的净保持电压。因此，每个串联的对，例如716-1/316-1、716-2/316-2……或716-n/316-n被配置为响应于不同的电气过应力电压vtr1、vtr2……vtrn而电气起弧。
图7b是根据实施例，包括多对串联连接的间隔的导电结构416的eos监测器装置的示意图，所述导电结构被配置为监测与eos事件相关联的电压和/或能量。eos监测器装置700b被配置为类似于上面关于图4描述的eos监测器装置400，但eos监测器装置700a另外包括第二至第z对不同间隔的导电结构716，其中每对包括数对不同间隔的导电结构716-1、716-2……716-n，每个导电结构之间均具有不同间隙。以与上述关于图7a的eos监测器装置700a所述的方式类似，串联的对，例如716-1/416-1、716-2/416-2……和716-n/416-n又并联电连接，以产生单独大于每对导电结构的净保持电压。因此，每个串联的对，例如716-1/416-1、716-2/416-2……或716-n/416-n被配置为响应于不同的电气过应力电压vtr1，vtr2……vtrn而电气起弧。
图8a和8b分别是根据实施例的eos保护装置800a和800b的示意图，每个保护装置均包括多对串联连接的间隔的导电结构，所述导电结构被配置为eos保护装置，以保护核心装置免受eos事件的影响。每个eos保护装置800a和800b均分别被配置为类似于上述eos监测器装置500a(图5a)和500b(图5b)，但每个eos保护装置800a和800b另外包括第二至第z对不同间隔的导电结构816，每个导电结构816均包括数对不同间隔的导电结构816-1、816-2……816-n，每个导电结构之间均具有不同的间隙。以分别与上述关于图1和图2的eos监测器装置700a和700b所述类似的方式，每个串联连接的对，例如816-1/516-1、616-2/616-2…….和816-n/516-n又并联电连接，生成单独大于每对导电结构的净保持电压单。因此，每个串联的对，例如816-1/516-1、716-2/516-2……或816-n/616-n被配置为响应于不同的电气过应力电压vtr1、vtr2……vtrn而电气起弧。
因此，返回参考图6，通过包括多对串联连接的间隔的导电结构，eos监测器装置和esd装置的实施例具有高于提供给核心电路的vpwr的保持电压，使得当esd事件停止时通过串联连接的多对间隔的导电结构的导通停止，从而防止过度的、esd事件后的泄漏和/或对核心电路的损坏。
图9a是根据实施例，并联电连接的多对900不同间隔的导电结构的自上到下的示意图。在所示的实施例中，多对900具有n对间隔的导电结构900-1、900-2……和900-n，包括具有尖锐尖端的突起件形状的指状物。数字n可以是范围从1到100，2到10，例如5的任何合适的数字。每个突起件可以被描述为具有宽度912、突片(t)904和倒角(c)908，并且多对突起件900-1、900-2……和900-n可分别被描述为其间具有间隙d1、d2……和dn。一个定量实施方式具有以下参数：
额定起弧电压＝800v/μm
对于10a，突片t＝20μm
对于d＝0.15um，变量倒角c＝2.5um、5um、20um、40um、100um
对于5指状物结构，c＝10μm
金属化层：金属5，金属4，金属3/2/1中有1个默认结构
起弧电压为60v时，d＝0.075μm
起弧电压为80v时，d＝0.1μm
起弧电压为100v时，d＝0.125μm
起弧电压为120v时，d＝0.15μm(默认)
起弧电压为140v时，d＝0.175μm
起弧电压为160v时，d＝0.2μm
起弧电压为224v(测量值为220v)时，d＝0.28μm
对于金属1-金属4，金属化厚度＝0.53μm；对于金属5，金属化厚度为0.95到0.99μm。
图9b是根据实施例的图案化金属层924、928和932的自上到下的示意图，示出了具有数对并联电连接的尖锐尖端的、间隔的导电结构的不同配置。使用半导体制造技术可以光刻限定图案。根据实施例，尖锐的尖端可以具有由两个侧边形成的尖端或顶点，所述两个侧边形成10到170度、10到50度、50到90度、90到130度、130到170度或在这些值之间的任意角度。
图10a是根据实施例，多对1000并联电连接的不同间隔的导电结构的自上到下的示意图。在所示的实施例中，多个对1000具有n对间隔的导电结构1000-1、1000-2……和1000-n，包括具有钝头或圆形尖端的突起形状的指状物。数字n可以是范围从1到100，2到10，例如5的任何合适的数字。每个突起件可以被描述为具有宽度1012、突片(t)1004和倒角(c)1008，并且多对突起件1000-1、1000-2……和1000-n可分别被描述为其间具有间隙d1，d2……和dn。一个定量实施方式具有以下参数：
标称起弧电压＝800v/μm
对于10a，突片t＝20，c＝t/2
默认为5x指状物的结构
金属化层：金属5，金属4，金属3/2/1中有1个默认结构
起弧电压为60v时，d＝0.075μm
起弧电压为80v时，d＝0.1μm
起弧电压为100v时，d＝0.125μm
起弧电压为120v，d＝0.15μm(默认)
起弧电压为140v时，d＝0.175μm
起弧电压为160v时，d＝0.2μm
所计算的起弧电压为224v(测量值为220v)时，d＝0.28μm
d＝0.15μm时的变量倒角c.
t＝5μm、10μm、40m
对于金属1-金属4，金属化厚度＝0.53μm；对于金属5，金属化厚度为0.95到0.99μm。
图10b是根据实施例的图案化金属层924、928和932的自上到下的示意图，示出了数对具有并联电连接的圆形尖端的、间隔的导电结构的不同配置。使用半导体制造技术可以光刻限定图案。
图11是根据实施例的保险丝1100的自上到下的示意图。在示例的实施例中，保险丝具有通过连接部分1102连接的两个端部1114a、1114b。保险丝的端部1114a/1114b可被描述为具有宽度1112、突片(t)1104和倒角(c)1108，并且连接部分可以作为宽度1102。一个定量实施方式具有以下参数：
金属1至金属4瞬态电流密度＝0.45a/μm
金属5瞬态电流密度＝0.9a/μm
对于2a的电流，金属5的w＝2μm
对于5a的电流，金属5的w＝5μm
对于10a的电流，金属5的w＝10μm
对于2a的电流，金属3的w＝4μm
对于5a的电流，金属3的w＝10μm
对于10a的电流，金属3的w＝20μm
对于2a的电流，金属1的w＝4μm
对于5a的电流，金属1的w＝10μm
对于10a的电流，金属1的w＝20μm
倒角连接
l＝50μm
对于金属1-金属4，金属化厚度＝0.53μm；对于金属5，金属化厚度为0.95到0.99μm
图12是根据实施例，示出在包括多对并联电连接的间隔的导电体的电气过应力(eos)监测器装置上测量到的实验电流-电压(iv)曲线的曲线图1200。特别地，iv曲线是eos监测器装置的曲线，所述监测器装置具有并联电连接的五对不同间隔的导电结构，类似于上面关于图9b描述的那些。
图13是根据实施例，示出实验观察到的、起弧电压与eos监测装置的导电结构的间隔之间的相关性的曲线图，其中每个均包括在各种金属化层(金属1至金属5)处形成的一对间隔的导电结构。电压-间隔关系是具有多对并联电连接的不同间隔的导电结构的eos监测器装置的电压-间隔关系，类似于上面关于图9a和9b描述的那些。在每个金属化层处形成的结构通常示出了起弧电压与间隔或间隙尺寸之间的线性关系。基于这样的相关性，可以在约20v至约1000v的电压范围内获得触发电压的精确调整。关于图2b还进一步示出了另外的实验观察到的相关性。。
图14a和14b是根据实施例，用作集成的电气过应力(eos)监测器装置的火花间隙装置的示意图，所述监测器装置在响应于eos事件而电气起弧之前(图14a)和之后(图14b)包括一对间隔的导电结构1400a/1400b。类似于上面关于图1b描述的电气过应力(eos)监测器的示意图，该对间隔的导电结构1400a包括在起弧之前的阴极120a和阳极124a，并且该对间隔的导电结构1400b包括在起弧之后的阳极120b和阳极124b。此外，eos监测器装置分别包括阴极和阳极监测器探针1404a/1404b和1408a.1408b。参考图14a，在起弧之前，阴极和阳极监测器探针1404a和1408a分别接触阴极120a和阳极124a。参考图14b，作为起弧的结果，监测器阴极和阳极探针1404b和1408b中的一个或两个分别与阴极120b和阳极124b断开连接。因此，阴极和阳极之间是否发生了起弧，可以目测确定，或根据在阴极120b与阴极探针1404b之间和/或阳极124b与阳极探针1408b之间是否检测到开放电路来确定。
图15是根据实施例，示出实验观察到的、起弧电压与一对间隔的导电结构的间隔之间的晶片级关系的曲线图1500。使用不同类型的测试仪进行测量。在传输线脉压模式下执行tlp测量，而在dc型模式下执行其它测量。
图16是根据实施例，示出实验观察到的、起弧电压与在金属1层处形成的一对间隔的导电结构的间隔之间的晶片级关系的曲线图1600。使用吉时利测试仪在dc型模式下进行测量。rb、lb、rt、lt和c分别表示被测晶片的右下、左下、右上、左上和中心位置。
图17是根据实施例，示出实验观察到的、起弧电压与在金属3层处形成的一对间隔的导电结构的间隔之间的晶片级关系的曲线图1700。使用吉时利测试仪在dc型模式下进行测量。rb、lb、rt、lt和c分别表示被测晶片的右下、左下、右上、左上和中心位置。
图18是根据实施例，示出实验观察到的、起弧电压与在金属1层和金属3层处形成的一对间隔的导电结构的间隔之间的晶片级关系的曲线图1800。使用吉时利测试仪在dc型模式下进行测量。d1、d2、d3和d4表示被测晶片的不同位置。
图19是根据实施例，示出实验观察到的、起弧电压与一对间隔的导电结构的间隔之间的晶片级关系的曲线图1900。使用不同类型的测试仪进行测量。在传输线脉压模式下执行tlp测量，而在dc型模式下执行其它测量。
图20是根据实施例，示出实验观察到的、跨越在金属1层处形成的一对间隔的导电结构的标称间隔的晶圆的起弧电压的重复性的曲线图。被测试的间隙是在0到120v的5s斜坡下测量的0.075微米间隙和在0到150v的5s斜坡下测量的0.1微米间隙。
图21是根据实施例，由钝化(未示出)覆盖的、并联电连接的多对间隔的导电结构2100的自上到下的视图的示意图。当被钝化覆盖时，半导体装置中是否已经发生了eos事件，可以通过测量穿过该对间隔的导电结构的漏电流的变化，通过检测穿过串联连接到该对间隔的导电结构的保险丝的开放电路来确定。
eos事件的示例性目视检测和电检测
如上所述，根据本文公开的各种实施例，可以使用包括一对间隔的导电结构或火花间隙结构的eos监测器装置来监测电气过应力(eos)事件，并且从eos监测器装置收集的信息可用于防止对核心电路的损坏。在一些实施例中，监测可能不是实时响应的。相反，可能有用的是在发生eos事件之后具有可以被检查的监测设备，以确定，例如，用于诊断目的的eos事件的数量和幅度。例如，在一些实施例中，可以通过eos监测器装置的目视检查来执行电监测。关于例如eos事件的程度的诊断信息可能有助于确定eos事件的原因，以避免将来的这种事件或设计更能抵抗这种事件的零件。在下文中，示例装置提供了这些和其他优点。
图22是根据实施例，由多对并联电连接的间隔的导电结构的自上到下的视图的示意图，所述导电结构具有，例如由钝化中的开口形成的，暴露部分2204。除了上述方法之外，当导电结构的一部分露出时，可以通过基于外观变化进行目视确定来确定半导体装置中是否发生了eos事件。在一些实施例中，可以用裸眼检测外观的变化，而在一些其他实施例中，可以使用光学和/或电子显微镜技术来检测外观的变化。具有暴露部分可以具有其它应用，例如监测导电结构的腐蚀或劣化。
图23示出了根据实施例，穿过多对间隔的导电结构的直流扫描的电流-电压(iv)曲线2500。如iv曲线2500示例的，随着被施加的、跨越多对间隔的导电结构的电压增加，在基线区域2504中的电流最初逐渐增加、在预触发区域2508中非常快速地增加，并且在触发区域2512中达到峰值。根据本文所述的各种实施例，iv曲线2500示例了成对的间隔的导电结构的若干优点。根据一些实施例，不仅可以使用iv曲线2500的各个区域来检测等于或高于多对导电结构的触发电压的eos事件(即在发生起弧事件之后)，而且也可以用来在低于触发电压的电压下检测eos事件(即在发生起弧事件之前)。例如，当穿过一对导电结构之间的空间的电流增加几个因子时，例如在小于约20v、10v或5v内的十倍或更多，用户可以在发生实际的eos事件之前推断出将要发生eos事件。此外，如图所示，相对低的电流量(例如，小于5na或小于1na)可能足以用于这种检测。
在一些实施例中，间隔的导电结构可以被配置为通过测量由对火花间隙尖端的损坏引起的、各种其它可测量的或以其它方式可观测的参数的变化，例如，该对间隔的导电结构之间的电容变化，或与该对间隔的导电结构相关联的磁性能的变化，来确定eos事件是否已经发生。
在不同持续时间模式中检测eos事件
如上文所讨论的，可以使用各种间隔的导电结构来基于穿过数对间隔的导电结构的起弧事件的发生来监测电气过应力事件。发明人已经发现，例如，如上述关于图19所示例的那样，即使不同的测试方法施加具有不同有效脉冲宽度的脉冲穿过导电结构，导电结构的起弧事件的出现相对独立于测试方法。施加的脉冲宽度对所产生的起弧电压的相对独立性可以是有利的，因为具有间隔的导电结构的监测器装置可以基于在一个持续时间状态下获得的测试结果来设计，而让监测器装置和/或者核心电路暴露的实际eos事件可能处于不同的持续时间模式。在下文中，描述了示出这个优点和其它优点的测试结果。
图24是按图示出功率密度-故障对电子电路的施加脉冲宽度的依赖性的曲线图2600，有时称为wunsch-bell曲线。图2600不受任何理论的约束，可以被认为是示例依赖性的三种模式，包括绝热模式2604、热扩散控制模式2608和dc/稳态模式2612。在绝热模式2604中，功率密度-故障(pf/a)可以与1成比例，其中pf是功率-故障，a是电流流过的装置横截面积，是观察到的时间-故障。在热扩散控制模式2608中，pf/a可以与1成比例，并且在dc/稳态模式2612中，pf/a可以与常数(k)成正比。曲线图2600还示例出了对应于各种esd模型模式(例如，人体模型(hbm)、场致充电装置模型(ficdm)、emc/iso脉冲和dc/amr)的持续时间。过去，在相对较快的脉压模式(包括绝热体系2604)中测试eos事件相对困难。在下文中，例如使用传输线脉冲(tlp)测试方法来描述在这些相对短的持续时间模式中的测试结果。如本文所述，使用传输线(例如，带电的50欧姆传输线)执行tlp测试，以传送具有1ns至1.6μs脉冲宽度并具有0.1ns至45ns上升时间的脉冲(例如，方波)。
图25示出了根据实施例，具有不同间隙的各种间隔的导电结构2824的触发电压的温度依赖性的曲线图2700。在tlc测试条件下测量在y轴上表示的间隔的导电结构的触发电压。被测试的间隔的导电结构使用金属4导电结构制成，并且曲线2704、2708、2712、2716和2720分别绘制了对具有0.075μm、0.1μm、0.175mm、0.2μm和0.28μm的导电结构测量的触发电压。发明人已经发现，在25℃至200℃的测试温度范围内，触发电压是相对独立于温度的。由于各种原因，相对的温度独立性是有利的。例如，虽然具有间隔的导电结构的核心电路和监测器装置的温度可以经受变化的温度，但间隔的导电结构的触发电压保持相对恒定，从而保持相对独立于温度的监测结果的准确性，至少在包括25℃到200℃的正常工作温度范围内。
图26a-26b示例了通过测量一对间隔的导电结构2824的电监测和目视监测结果。图26a示例了在使用金属2结构制造的一对间隔的导电结构上测量的非常快的tlp(vftlp)iv曲线2800a。iv曲线2800a对应于使用带电的50欧姆传输线测试的导电结构2824的iv响应。如iv曲线2800a所示例的那样，随着施加的vftlp电压的增加，跨越该对间隔的导电结构的电压最初在基线区域2804中成比例地增加，在触发区域2808中开始快速减小，并且在保持区域2812中跳到保持电压。vftlp电流在基线区域2804中最初缓慢增加，并且从触发区域2808非常快速地增加到保持区域2812。
图26b是曲线图2800b，其示出了与关于图26a描述的vftlpiv曲线对应的重叠电压-时间(v-t)曲线2816和电流-时间(i-t)曲线2820。在时间为零时，施加5nsvftlp电压脉冲穿过该对导电结构，导致跨越其间的电压的快速上升。在触发区域2808处，电压骤降，伴随着流过该对间隔的导电结构的电流的快速上升。
通过改变间隔的导电结构的材料、厚度和/或间隙距离来调节触发电压。
如以上关于图15-19所述，可以通过改变该对间隔的导电结构之间的距离以及通过改变该对间隔的导电结构的厚度来调节该对间隔的导电结构的触发电压。另外，如以上关于图9a、9b、10a、10b所述，发明人已经发现，该对间隔的导电结构的触发电压可以在调节触发电压方面提供另一自由度。此外，发明人已经发现，使用不同材料形成间隔的导电结构还可以在调节触发电压方面提供另一自由度。
图27是曲线图2900，其示出了在tlp条件下，由不同材料形成的间隔的导电结构的触发电压对间隙距离的依赖性。触发电压vs间隙距离(v-d)曲线2904、2908、2912和2916分别示出了使用金属5结构、金属4结构、多晶硅和碳基薄膜材料形成的多对间隔的导电结构的触发电压的依赖性。对应于v-d曲线2904、2908、2912和2916的间隔的导电结构的标称间隙距离和形状是相同的。另一方面，对应于v-d曲线2904、2908的多对间隔的导电结构由相同的材料形成但是具有不同的厚度，表明了较高的厚度导致较低的触发电压，如上所述。此外，由更薄的材料形成的间隔的导电结构可被设计成在由于短路而遭受显著的屈服损失之前具有相对较小的间隙距离。对应于v-d曲线2908、2912、2916的多对间隔的导电结构在具有相同的厚度的同时，由不同的材料形成，显示出多对间隔的导电结构的材料的较高电阻可导致更高的触发电压。
间隔的导电结构的保持电压的设计注意事项
如以上关于图6所述，在触发一对间隔的导电结构时，iv曲线的对应部分的特征在于“回跳”区域，随后是电压到保持电压vh的骤降。在一些应用中，例如对带电核心电路的eos监测，该对间隔的导电结构的vh可期望地被控制成比预定值更高的值。例如，当监测器装置与并联电连接的一些电路(例如电源电路)集成时，该对间隔的导电结构的vh可高于电源电路的vh。这可能是因为，例如，如果vh低于电源电压，则在响应于eos事件触发该对间隔的导电结构时，导致跨越该对导电结构的电压到vh的骤降，eos事件结束后电源可能闭锁。在下文中，描述了说明该效果的实验结果。因此，根据各种实施例，包括数对间隔的导电结构的监测器装置具有高于用于核心电路的电源的电压的保持电压。
图28a示意性地示出了使用具有不同负载值的传输线实验地控制tlp测试中的有效vh。如图例所示，由于当该对间隔的导电结构被触发时，iv曲线根据由传输线的负载值限定的负载线而具有负斜率，因此与当使用传输线而具有较低负载值(例如50欧姆)时产生的vh相比，使用具有较高负载值的传输线(例如500欧姆)导致了跨越间隔的导电结构的电压到较低的vh的骤降。图28b示例了关于图28a所示意性地示出的负载值对vh的影响的实验验证。如图例所示，对于数对具有标称相同的触发电压的导电结构，与使用相对低的负载(例如，50欧姆传输线)的tlp测试所获得的vh值3208a比较，使用具有较高负载值(例如，500欧姆、1500欧姆)的传输线获得的vh值3208b具有相对较低的vh值。
图29a-29c是根据实施例的多对间隔的导电结构的自上到下的示意图，该导电结构与在钝化层中形成的开口并联电连接，该开口填充有不同的材料。开口可以在导电结构之间的间隙中被填充有半透膜/凝胶(图29a)、(反应性)金属材料(图29b)或(绝缘)材料。
图30是根据实施例，具有多对隔离的导电结构的监测器装置的自上到下的示意图，所述导电结构并联电连接，具有在钝化层中形成的开口，所述钝化层与微流体通道重叠。所示例的多对间隔的导电结构被配置成使得在起弧时，导电结构(例如，金属结构)之间的间隙可能增加，这可以产生更宽的路径或用于流体沿特定方向流动的通道。包括多对间隔的导电结构的监测器装置可以被电修改，以产生或修改哟用于流体沿着特定路径流动的路径。在一些实施例中，导电结构，例如金属结构，可被配置为与通道中的流体反应。在一些实施例中，在起弧之前和之后的流体的测量/分析可以提供与化学变化(例如ph或气体浓度的变化)相关联的电特征，以应用于生物医学或化学分析。
图31和32示例了根据一些实施例，具有数对间隔的导电结构的监测器装置，其中盖子或保护盖在数对间隔的导电结构上形成，使得可以形成密封通道(用于流体通过)。类似于关于图30所示例的监测器装置，由盖子封闭的导电结构，例如金属结构，可被配置为与通道中的流体反应。在一些实施例中，对于在生物医学或化学分析中的应用，在起弧之前和之后的流体的测量/分析可以提供与化学变化(例如ph或气体浓度的变化)相关联的电特征。在一些实施例中，基底可以是柔性的，以用于可穿戴的应用。
检测和记录电气过应力事件。
本公开的其它方面涉及检测和记录电气过应力事件。可以检测到电气过应力事件，并且指示电气过应力事件的信息可被存储到存储器和/或被报告到电子装置的外部。检测电路可以检测电气过应力事件，在某些情况下可以检测电气过应力事件的强度。物理存储器可以存储指示过应力事件的强度和/或出现的电气过应力事件的数量的信息。检测电路和存储器可以是与电气过应力保护电路相同的集成电路(例如，在相同的压模上和/或在同一包装内)的一部分。在一个实施例中，检测电路和存储器可以由组合的检测和存储电路来实现。
与存储在存储器中的电气过应力事件相关联的信息对于功能安全目的可能是有用的。例如，该信息可以用作装置的磨损或寿命的指示，指示电子装置可能被损坏，由电子装置提供的数据可能被破坏，电子装置提供的测量可能不准确，等等，或其任何组合。与电气过应力事件相关联的信息可以被报告，以提供关于电气过应力保护电路和/或由电气过应力保护电路保护的内部电路的的功能安全性的信息。电子过应力检测和报告电路可以提供类似于煤矿中的鲜黄色的不利条件的早期指示。在恶劣的环境中，电子过应力检测和报告电路可以提供电子装置和/或电子系统的寿命指标。通过记录和报告电气过应力事件而跟踪电子装置的寿命可以产生关键电路的更好的可靠性和/或更换时间的可预测性。这在各种应用中可能是有利的，例如在防止可能威胁到安全性的车辆故障和/或在医疗应用中的故障。
例如，在电子装置中运转的定制半导体压模可以记录指示在半导体压模的存储器中发生电气过应力(例如，过电压和/或esd)事件的信息。过应力事件的发生可能表明电子装置内存在故障。电气过应力事件的发生可以指示外部保护电路(即连接到定制半导体压模的电路，例如在另一个芯片上或板上的单独的保护电路)有故障，使得半导体压模经历浪涌和/或电流在待保护的电路的规范之外出现尖峰，其可以是在定制半导体压模上或在定制半导体压模外部。作为示例，用于外部保护电路的焊接点可以劣化并因此提供比过压事件少的期望的保护。半导体压模可以提供指示半导体压模外部和/或在包括半导体压模的电子装置外部的电气过应力事件发生的信息。这可以作为通知电子系统电气过载保护电路不再在期望水平上起作用的诊断结论。
专门的半导体压模可以专用于处理电气过应力，包括指示在半导体压模的存储器中过应力事件的检测和记录信息。专门的半导体压模还可用于收集与eos事件相关的能量和/或提供eos保护。在某些实施方式中，记录功能而不是eos保护功能可以在不同的半导体压模上实现。
在一些情况下，集成电路可以具有有限的/限定的寿命。这可能源于，例如，恶劣的电气环境。电气过应力检测和报告电路可以向电子系统提供关于一个电气过应力事件的强度和/或出现的电气过应力事件的数量的信息。在检测到限定数量的电气过应力事件之后，电子系统可以提供电子装置寿命缩短的标志。这样的标志可以指示电子装置应该在相对较短的时间内或在限定的时间段内更换。跟踪设备的寿命可以产生关键电路的更好的可靠性和/或对更换时间的更好预测。
可以向经历电气过应力事件的电子装置或者向单独的监测电路或装置在外部提供指示电气过应力事件的信息。例如，无线和/或电感电路可以向电子装置提供远程信号，以提供电子装置或包括电子装置的电子系统的健康警报和/或健康状态。这种警告可以提供系统寿命和/或一般系统健康的指标。这可以使对新的/替换的电子装置的规划被包括在电子系统中。这些原理和优点可以应用于各种电子系统，例如汽车和/或其他车辆中和/或保健应用中的电子系统。
美国专利申请no.14/671,767中描述了与检测和记录电气过应力事件相关的这些和其它方面，其全部技术公开内容通过引用并入本文。
在美国专利申请no.14/671,767中，使用各种基于半导体的esd传感器和基于半导体的esd保护装置来执行对电气过应力事件的检测和保护。此外，因此检测到的电气过应力事件被记录在物理存储器中。在下文中，描述了各种实施例，其中除了包括一对在其之间有具有间隙的导电结构的eos监测装置/esd保护装置之外，还替换或包括基于半导体的esd传感器/esd保护装置。如上所述，eos监测器/esd保护器除了提供检测和保护之外，还可以提供可目视检测或电检测和估计的esd事件的非易失性记录。
检测电气过应力事件
如上文所讨论的，本公开的各方面涉及检测诸如esd事件的电气过应力事件。与eos事件相关的信息可以记录和/或报告。这可以提供关于电路、压模、集成电路系统等的功能安全性的信息。这样的信息可以指示eos事件的强度、eos事件的持续时间和/或检测到的、出现的eos事件的数量。在一些实施例中，与eos事件相关联的信息可以指示eos事件的脉冲宽度，因为eos事件可以具有任意波形。可以为每个eos脉冲记录这样的信息，和/或可以为每个脉冲捕获多个记录。现在将讨论与eos事件检测相关的示例性实施例。
图33是根据实施例，包括电气过应力检测电路的示例性电子装置8的示意图。电子装置8可以在各种应用中实现。作为一些示例，本文讨论的电子装置8和/或其它电子装置可以包括在汽车电子系统、航空电子电子系统、保健监测电子系统等中。如所图示的，电子装置8包括输入触点10、eos保护装置11、eos隔离装置12、内部电路13、eos感测装置14、电阻式元件15、检测电路16、存储器17、报告电路18和输出触点19。在一些实施例中，eos保护装置11和eos感测装置14中的一个或两个可以包括一对间隔的导电结构，如本文所述。电子装置8的所示例元件可以包括在单个包装内。电子装置8可以包括比示例更多的元件和/或所示例元件的子集。例如，电子装置10可以是压模。因此，在一些情况下，电子装置8的所示例元件可以在单个压模上体现。
电子装置8被配置为在输入触点10处接收输入信号，输入触点10可以是如所示例的输入引脚。eos保护装置11被配置为提供防止电气过应力事件的保护。所示例的eos保护装置11被配置为当输入触点10上的信号超过正在被保护的装置的eos能力(例如电压击穿)时，通过将与eos事件相关联的电流转移到地面来保护电连接到输入触点10的电路。eos保护装置11可以保护内部电路13和电阻性元件15免受电气过应力事件的影响。eos保护装置11还可以保护电连接到输入触点10的任何其它电路。在图33中，eos隔离装置12设置在内部电路13和引脚之间。eos隔离装置12可以是，例如，电阻器。在图33中，eos保护装置11设置在输入触点10和地面之间。eos保护装置11可以设置在输入触点10和任何其它合适的低电压基准之间。eos保护装置11可以是，例如，被配置为提供esd保护的esd保护装置。
eos感测设备14是eos保护装置。例如，eos感测装置14可以是eos保护装置11的高阻抗的、按比例缩小的版本。eos感测装置14可被布置成在被认为发生eos事件的信号电平下触发。为了检测eos事件的幅度，可以通过电阻性元件15提供相对小百分比的eos事件电流。因此，经由eos感测装置14提供给检测电路16的信号可以是与eos事件相关联的信号的、按比例缩小的版本。在一些实施例中，根据一些实施例(例如，图7a、图7b)，如上所述，eos感测装置14可以是或包括eos监测器装置，所述eos监测器装置包括在其间具有间隙的一对导电结构。
电阻性元件15可以电耦合在eos感测装置14与地面之间。这可以提供电压降，使得，例如，提供给检测电路的信号可以处于比与电气过应力事件相关联的电压更低的电压。电阻性元件14可以具有相对较低的电阻(例如，在某些应用中为约1欧姆)，因此检测电路16可以接收电压信号，该电压信号处于比与电力过应力事件有关的电压更低的电压电平(例如，几伏特)处。由电阻性元件15提供的电压降可以防止检测电路16被电气过应力事件损坏。在一些实施例中，根据一些实施例(例如，图7a、7b)，如上所述，电阻性元件15可以是或包括保险丝。
如所示例的，检测电路16电耦合到eos感测装置14并且被配置为检测电气过应力事件的发生。例如，检测电路16可以包括比较器，所述比较器被配置为将与电气过应力事件相关联的电压与基准电压进行比较。这种比较器可以产生电气过应力事件已经发生的指示。根据某些实施例，检测电路16可使用一个或多个比较器和/或模拟-数字转换器来检测与电气过应力事件相关联的强度，例如电压电平和/或电流电平。
在某些实施例中，检测电路16可以包括诸如计数器电路的电路，以确定eos事件的持续时间。eos脉冲的持续时间可以指示与eos事件相关联的能量的量。通过检测eos脉冲的持续时间，检测电路16可以区分不同类型的eos事件，例如长dc脉冲vs短瞬态脉冲。不同类型的eos事件可能会对暴露于这种eos事件的电子系统的功能安全性产生不同的影响。因此，检测eos事件的持续时间可以在某些应用中提供关于电子系统的功能安全性的附加信息。
检测电路16可以向存储器17提供指示电气过应力事件的信息。存储器17可以包括存储这种信息的任何合适的物理电路，诸如易失性存储器或非易失性存储器。在某些实施例中，存储器17可以包括保险丝元件。存储器17可以存储指示eos事件的信息。例如，存储器17可以存储指示一个或多个eos事件的强度的信息、指示由检测电路16检测到的eos事件的数量的信息、指示eos事件的类型的信息、指示eos事件的持续时间的信息等，或其任何组合。
报告电路18可以向外部电路(例如电子装置1外部的电路)提供指示一个或多个电气过应力过事件的信息。如所示例的，报告电路18可以从存储器17接收这样的信息。在一些其他实施例中，报告电路18可以从检测电路16接收这样的信息，而不将信息存储到电子装置10的存储器，并报告该信息。报告电路18可以将指示一个或多个电气过应力事件的信息提供给输出触点19，输出触点19可以是如所示例的引脚。根据某些实施例，报告电路18可以无线地发送这样的信息和/或感应地发送这样的信息。在某些实施例中，报告电路18可以包括天线发射电路和/或通信总线发射机。
静电放电保护装置是电气过应力保护装置的示例，例如图33和/或其他附图所示的eos保护装置。图34a至34d示例了可以在一个或多个实施例中实现的示例静电放电保护装置。图34a至34d所示例的任何静电放电保护装置可以结合任何合适的实施例来实现，所述实施例涉及电气过应力事件检测，收集与电气过应力事件相关联的能量，配置电气过应力保护装置和/或响应于电气过应力事件可能发生的指示的存储元件，或其任何组合。在一些实施例中，图34a至34d中所示例的每个eos保护装置均可以是eos保护装置，其另外设置并连接到eos监测器装置/eos保护装置，所述eos监测器装置/eos保护装置包括一对在其间具有间隙的导电结构，如以上根据一些实施例所述(例如，图33的esd12)。
图34a示例了基于二极管的esd保护装置20a。图34a示例了单向阻塞结二极管20a1，用于正向偏置导通和反向阻断电压成比例增加的串联正向阻塞结二极管20a2、反并联低压降导通和去耦二极管20a3以及基于高背对背二极管的双向阻塞装置20a4。
图34b示例了包括npnesd装置20b1和pnpesd装置20b2的、基于双极晶体管的esd保护装置20b。从集电极到发射极(npn)和发射极到集电极(pnp)，双极晶体管起到相对较高的阻塞电压元件的作用，直到达到击穿电压，此时该装置触发并在其端子之间提供较低的导通路径和较高的保持电压。在相反的电压极性下，获得正向偏置的结。
图34c示例了耦合的单向npn和pnp晶闸管状esd保护装置20c。图34c所示的esd保护装置可以称为半导体可控整流器。在某些情况下，半导体可控整流器是可控硅整流器(scr)。npn和pnp晶闸管型esd装置包括具有如下各项的配置：产生较低的触发电压的浮置npn基极20c1；具有基极-发射极电阻20c2的集电极-发射极击穿电压模式的npn，其产生中间触发电压；具有固定基极电阻20c3的传统配置，其用于最高晶闸管触发电压；以及晶闸管双极基极外部锁存触发和锁存释放控制件20c4。
图34d示例了耦合的npn-pnp-npn双向高阻塞晶闸管状esd保护装置20d。该装置中的双向击穿电压可以由本装置中心所示例的pnp装置的基极-发射极结紧密地限定。
可以根据本文讨论的原理和优点在电子装置中的各种节点处检测eos事件。在某些实施例中，可以在电子装置的引脚处感测在本文所讨论的eos事件检测。图35是根据实施例，被配置为检测电子装置30的引脚31处的静电放电事件的示例性电子装置30的一部分的示意图。如图35所示，可能在引脚31处发生esd事件，该引脚可以是任何合适的输入/输出(i/o)引脚，并且可以在引脚31处感测esd事件。esd感测装置34可以设置在引脚31和esd事件检测电路36之间，其是图33的检测电路16的示例。esd事件检测电路36可以向与图33类似的存储器和/或报告电路(未示例)提供指示esd事件发生的信息。在图35中，电阻器35设置在esd感测装置34与地面之间。如所示例的那样，电阻器也设置在esd事件检测电路36的输入端与地面之间。esd保护装置33可以保护esd感测装置34和电阻器35。esd保护装置33还可以保护电连接到引脚31的任何其它电路。esd保护装置33与图35中的esd感测装置34和电阻器35的串联组合并联。esd阻塞/转向装置32可以设置在引脚31和内部电路(未示例)之间。
可选地或另外在某些电路元件上感测eos事件。因此，可以记录和/或报告指示某些电路元件的功能安全性的信息。图36是根据实施例，被配置为检测穿过存储元件的静电放电事件的示例性电子装置40的一部分的示意图。在图36中，与esd事件相关联的能量可以作为电荷存储在电容器48上。稍后将提供关于这种能量收集的更多细节。图36的esd事件检测电路可以检测穿过电容器48的esd事件。图35的esd事件检测电路36可以包括用于跟踪检测到的、穿过电容器48的esd事件的数量的计数器。图36的esd事件检测电路36可以，例如通过检测与esd事件相关联的电阻器35两端的电压，来检测esd事件的强度。在图36中，第一esd保护装置34和电阻器35发挥作用类似于图35中的那样。第一esd保护装置34可以是高阻抗esd保护装置，其可以由希望监测的esd事件的级别触发。因此，第一esd保护装置34不需要与其它示例的esd保护装置33、42和/或46和/或二极管44匹配。第一esd保护装置34的高阻抗可以限制通过电阻器35的电流，并且可以传导与esd事件相关的、相对较小百分比的电流。
在图35和36中，根据一些实施例(例如，图7a、图7b)，如上所述，esd感测装置34可以是或包括eos监测器装置，该eos监测器装置包括其间具有间隙的一对导电结构。此外，根据一些实施例(例如，图7a、7b)，如上所述，电阻器55可以是或包括保险丝。
可以实现各种检测电路36以检测eos事件。检测电路36可以包括被配置为检测eos的任何合适的电路。将参照图37、38、39和40来分别描述四个示例性检测电路36a、36b、36c和36d。这些检测电路是可以结合本文所讨论的任何原理和优点来实现的示例检测电路。此外，任何示例检测电路的特征可以与任何其它示例检测电路结合来实现。
图49是根据实施例，包括检测电路36a和esd保护装置34的示意图。检测电路36a包括比较器。如所示例的，电阻器35设置在esd保护装置34与地面之间。可以将跨越电阻器35生成的电压与基准电压vref进行比较。可以选择电阻器35的电阻和基准电压，使得高于阈值级别的esd事件触发比较器以指示esd事件已经发生。可以选择电阻器35的电阻，使得提供给比较器的、电阻器35两端的电压处于不太可能损坏比较器的电压电平。比较器可以由任何合适的电路来实现，该电路被配置为检测跨越电阻器35的电压何时超过指示esd事件已经发生的阈值。
图38是根据另一实施例，包括检测电路36b和esd保护装置34的示意图。检测电路36b包括多个比较器36b1、36b2和36bn，其中每个均被配置为将跨越电阻35的电压与不同的基准电压(分别为vref1、vref2和vrefn)进行比较。可以实现任何合适数量的比较器。使用多个比较器36b1、36b2和36bn可以检测esd事件的强度或级别。esd事件的级别可以对应于提供给检测esd事件发生的多个比较器的比较器的最高基准电压的幅度。因此，检测电路36b可以检测esd事件的发生和esd事件的强度。
图39是根据另一实施例，包括检测电路36c和esd保护装置34的示意图。如所示例的，检测电路36c包括比较器72、采样开关74和模拟-数字转换器(adc)76。adc76可用于确定esd事件的级别。像图37的检测器电路36a一样，比较器72可以检测esd事件的发生。响应于检测高于由电阻器35的电阻和基准电压vref的电压确定的级别的esd事件的发生，比较器72的输出被切换。这可以使采样开关74对跨越电阻35的电压进行采样。采样电压可以由adc76转换成数字电压电平。adc76的输出可以指示esd事件的级别。因此，检测电路36c可以提供与检测到的esd事件相关联的信息，所述信息可以指示esd事件的发生和与esd事件相关联的级别。
图40是根据另一实施例，包括检测电路36d和esd保护装置34的示意图。检测电路36d与检测电路36c相似，但用跨越esd保护装置34的电压来触发比较器72并检测esd事件的级别。当esd保护装置34被触发时，它可以进入回跳模式并保持在具有电阻的保持电压处。保持电压可用于检测esd事件的发生和esd事件的级别。可以对esd保护装置34进行表征，然后可以使用表征数据来确定esd事件的级别。
在图37、38、39和40中，esd保护装置34可以是或包括eos监测器或保护装置，所述eos监测器或保护装置包括一对在其间具有间隙的导电结构,根据一些实施例(例如图5a、图7a)，如上所述。此外，根据一些实施例(例如，图7a)，如上所述，电阻器35可以是或包括保险丝。
各种存储器可以存储指示由本文讨论的检测电路检测到的电气过应力事件的信息。这样的存储器可以包括非易失性存储器和/或易失性存储器。
在某些实施例中，检测eos可以由配置为在某些条件下存储数据的存储器元件来实现。图41是根据实施例，被配置为检测和存储与esd事件相关联的信息的示例性检测和存储电路90的示意图。检测和存储电路90可以实现图33的检测电路16和存储器17的功能。
检测和存储电路90包括保险丝。保险丝是可以存储数据和/或改变装置后制造的功能的一类非易失性存储器。检测和存储电路90包括保险丝组92和94、保险丝组选择电路96和保险丝组读取电路98。一个或多个保险丝组的保险丝可被配置为在预定的esd事件级别下熔断。所选择的保险丝组的不同保险丝可能会在不同的esd事件级别下熔断。保险丝组读取电路98可以从保险丝组92和94中的一个或多个读取，以确定esd事件是否已经发生，以及与esd事件相关联的级别。例如，如果保险丝中的任一个熔断，则可以检测esd事件的发生。可以根据哪个(哪些)保险丝被熔断来检测与esd事件相关联的级别。即使当电子装置未通电时，检测和存储电路90也可以工作。保险丝可以是一次可编程的，使得一旦保险丝组中的保险丝熔断，保险丝组选择电路96就可以选择不同的保险丝组来检测esd事件。检测和存储电路90可以检测正极性和负极性两者的esd事件。而为了示例目的，参考保险丝描述了图41，用该图所讨论的原理和优点可以应用于其它保险丝元件，例如反熔丝和/或可被不同电压选择性地激活的其它存储元件。
eos事件检测可以检测使装置老化的非灾难性eos事件，而不会完全破坏该装置。这样的功能可以监测具有比其他电路略低的击穿的电路，并提供关于该电路的老化信息。图42是根据实施例，具有esd事件检测电路36的电子装置100的一部分的示意图。电子装置包括第一esd保护装置102和第二esd保护装置104。
第一esd保护装置102可以是具有相对低的击穿电压和相对较小的物理面积的二极管，并且第二esd保护装置104可以是具有相对较高的击穿电压和相对较大的物理面积的二极管。这些esd保护装置被示例为二极管，但也可以另外应用其它合适的esd保护装置。第一esd保护装置102可以比第二esd保护装置104更低的电压触发。在示例性示例中，第一保护装置102可以大约6.5伏特触发，并且第二esd保护装置104可以大约7伏特触发。与第一esd保护装置102相比，第二esd保护装置104可以处理更多的电流。电阻器35可以与第一esd保护装置102串联，例如，以防止热失控和/或提供用于检测电路36的电压。在图36中，根据各种实施例(例如，图5a、图7a)，如上所述，esd保护装置102可以被替换成或包括eos监测器或保护装置，所述eos监测器或保护装置包括在其间具有间隙的一对导电结构。此外，根据各种实施例(例如，图7a)，如上所述，电阻器35可以是或包括保险丝。
利用第一esd保护装置102，可以检测低于用于触发第二esd保护装置104的阈值的esd事件，并且可以使用相关联的数据来确定零件的“健康”的寿命/状态。由第一esd保护装置102提供的esd保护可能不足以保护内部电路，但是由第一esd保护装置102提供的esd保护可以提供监测第二esd保护装置104中正在发生的情况的方式，而不用包括电阻，这将降低与第二esd保护装置104串联的第二esd保护装置104的有效性。
检测电路36可以使用跨越电阻器35的电压来检测esd事件。每次检测到esd事件时，检测电路36可以熔断保险丝和/或加载另一个存储器。在检测到一定数量的esd事件(例如10个事件)之后，可以提供报警信号。例如，当所有保险丝熔断和/或存储单元可能溢出时，报警信号可以被切换。报警信号可以提供警告装置已经因为esd事件而老化了的警报。
eos检测电路可以在压模级和/或系统级提供功能性安全信息。在压模级，记录和监测eos事件可以提供压模的功能安全性的指示。这样的信息可以在压模外部报告。可以在压模外部提供报警信号，以提供关于压模的功能安全性的警告和/或建议采取行动，例如更换压模。在系统级，检测eos事件可以提供有关系统级功能安全性的信息。例如，这样的信息可以用于预测维护。
被配置为检测eos事件的功能安全电路可并入到压模内和/或以系统级并入。对于需要监测可靠性和/或质量的一些昂贵和/或定制的集成电路系统，具有感测eos事件(例如，从系统外部应用的电流浪涌和/或电压浪涌)的能力并且能够，例如在外部，记录和提供与检测到的eos事件相关联的信息可能是有利的。这样的信息可以在集成电路系统外部提供和/或可以在集成电路系统内设置报警，以指示存在功能安全问题。功能安全电路可以在各种情形中实现，包括3d垂直集成系统内的堆叠压模和/或预制层/部件。根据各种实施例，被配置以用于检测eos事件的功能安全电路可以实现为：具有集成在其中的安全电路的独立设备；作为被配置成以单压模级提供功能安全性的集成电路压模的一部分；作为部件/芯片/预制结构的一部分，所述部件/芯片/预制结构包括功能安全电路，使得可以(例如，无线)监测和传送系统级封装(sip)/模块中的系统的功能安全性；或作为模块/sip/垂直集成系统的一部分，所述模块/sip/垂直集成系统包含功能安全电路，使得监测外部保护装置(例如，外部二极管)的“健康”/寿命/有效性，并且在某些情况下激活外部通信/警报。
图43是包括根据实施例的堆叠压模110的示意图，所述堆叠压模包括压模112，所述压模112包括功能安全电路。堆叠压模110可以包括堆叠有一个或多个其它压模114a、114b、114c的所述压模112。功能安全电路可以实现与检测eos事件、存储与eos事件、报告eos事件、提供eos和/或esd保护等或其任何组合有关的、本文所讨论的特征的任何组合。例如，压模112的功能安全电路可以检测和记录过电压事件或另一eos事件。在某些情况下，功能安全电路可以记录eos事件的强度、持续时间、频率或其任何组合。功能安全电路可以，例如在一个实施例中经由天线无线地，将记录的信息在外部发送到堆叠压模110外的装置。
图44是根据实施例，在包括功能安全电路的系统单封装(sip)120中的示图。包括功能安全电路的压模112可以与其它部件一起布置在电路板122上。压模112和其它部件可以封装在单个包装内。系统单封装120可以包括密封剂和/或模制化合物124，所述密封剂和/或复合模具124封装压模112和其它部件。在该实施例中，功能安全电路可以提供关于系统的有效健康状况的指标。该指标可以，例如，无线地或通过提供给系统级封装120的输出触点，来由压模112和/或其他部件从系统外部传送。
图45是根据实施例，包括功能安全电路的集成电路系统130的示图。集成电路系统130可以被布置成提供针对各种应用的功能。例如，集成电路系统130可以是被配置以用于汽车应用(例如，动力转向)的汽车电子系统。作为另一示例，集成电路系统130可以是车辆电子系统，例如为被配置以用于飞行器应用的航空电子系统。在另一示例中，集成电路系统130可以是被配置以用于保健监测(例如，监测心率和/或监测另一生理参数)和/或其他保健应用的保健电子系统。所示例的集成电路系统130包括图44的系统级封装120和系统板132上的其他部件。系统级封装120的功能安全电路可以提供指示集成电路系统130的保护装置的潜在故障的信息，所述保护装置在系统级封装120外部。例如，集成电路系统130的有故障的二极管可能不能防止某些不期望的静态电流和/或电流浪涌。系统级封装120的功能安全电路可以监测和记录这样的eos事件。功能安全电路可以提供这种问题的外部警告。功能安全电路可以提供集成电路系统130的寿命的指示。
图46是根据实施例的示例性电子装置150的示意图，所述电子装置被配置为存储与电气过应力事件相关联的电荷并且检测电气过应力事件的发生。电子装置150示例了过应力监测电路如何与被配置为检测eos事件的检测电路组合的示例。在esd事件的情形中的另一个示例如图36所示。在图46中，根据一些实施例(例如，图7a)，如上所述，esd感测装置14可以是或包括eos监测器装置，所述eos监测器装置包括在其间具有间隙的一对导电结构。此外，根据一些实施例(例如，图7a)，如上所述，电阻器15可以是或包括保险丝。
可以实现esd保护装置的某些物理布局以实现高性能。以下讨论的物理布局可以结合本文讨论的任何eos保护装置来实现。示例物理布局在图47a至47c中示例。。
图47a提供了esd保护装置230的物理布局的示例。在图47a中，esd保护装置是平面图中的环形结构。这可以实现相对较高的电流处理能力。esd保护装置230的阳极232和阴极234可以设置在接合焊盘236周围。即使具有增加的间隔、电阻和/或曲率，esd保护装置的最弱点也可以在指状物的末端，因为这是通常具有最高电场的位置。环形esd可控硅整流器(scr)可用于系统级esd保护，以模拟围绕接合焊盘的圆形装置。这样的scr可以包括在美国专利号no.6,236,087中描述的特征的任何组合，其全部技术公开内容通过引用并入本文。
平面图中的环形形状的esd保护装置可以具有相对大的周边面积，并且因此具有相对大的截面积，电流可以流过该截面积。作为一个示例，周长可以是约400μm，并且二极管结可以是约3μm深，因此截面积可以是约1200μm2。另外，使用环形结构，金属可以从四面的接合焊盘出来。这可以组合以使对esd冲击的电阻基本上最小化，因此芯片内部的敏感电路所经受的电压可以被基本上最小化。可以提供esd冲击的更低电阻路径的另一种方法是纯垂直二极管，其中导通垂直向下穿过硅。在这种二极管中，对于100μm×100μm的焊盘，截面积为10,000μm2，并且金属电阻也可以相对较小，因为在一侧可以具有厚的低电阻金属桨叶和靠近另一边可以具有低电阻焊接线。
在一些情况下，理想的esd装置可以是圆形的，因为基本上相同的电场可以沿着这种结构中的整个接合处存在。圆形esd装置布局可能不是区域有效的，和/或内部阳极可能比外部阴极的接合面积更小。圆形esd装置布局可能传导比消耗大致相同的面积的其他共用的esd布局大的电流。圆形esd装置布局可能会传导相对较大的电流，例如与eos事件相关的电流。因此，在使用esd装置来收集与eos事件相关的能量的某些应用中，这样的esd装置布局可以是期望的。
图47b提供了esd装置237的物理布局的示例。esd装置237的物理布局在平面图中是相对大的圆形。这可以减少阳极232和阴极234之间的接合面积之间的差异。
图47c提供了esd装置238的物理布局的示例。esd装置238由较小的圆形esd装置239的相对密集的阵列来实现。较小的圆形esd装置239可以横向地和/或垂直地彼此抵靠。例如，较小的圆形esd装置239的阵列可以在可穿戴式计算设备(例如，智能手表)中实现。
图48示例了另一个esd保护装置240，其中电流浪涌垂直地传导到下面的层。在esd保护装置240中，电流可以通过n区域242下方的表面244消散到地面。考虑到作为半圆柱体的n区域242，与环形esd保护结构相比，esd保护装置240能够承载更大的电流，因为esd保护装置240具有比相应的环形esd保护装置更大的面积244。这些原理可以在优化利用esd冲击/电流浪涌的结构的电流承载能力时应用。
在一些实施例中，可以在垂直集成的系统内提供能够利用eos事件来存储与eos事件相关联的电荷的、按比例放大的结构。图37提供了具有这种功能的垂直集成系统250的示例。垂直集成系统250可以包括分离的和/或按比例放大的eos保护装置，使得其可以处理较大的浪涌和/或与存储层连接。垂直集成系统250包括esd保护层252、绝缘层254和存储层256。esd保护层252可以包括esd保护装置。在一些实施例中，esd保护层252可以包括检测esd事件的检测电路。esd保护层252可以包括线圈253或使得信号能够无线地发送到垂直集成系统250外部的其它结构。或者或另外，垂直集成系统250的一个或多个其他层可以包括线圈253或使信号无线地被发送到垂直集成系统250的外部的其他结构。线圈或其他结构可以发送指示esd事件的信息和/或外部系统安全保护出现故障的警告。绝缘层254可以用于使esd保护层252与存储层256绝缘。一个或多个过孔255和/或其它电路径可以允许电荷从esd层流到存储层256。存储层256可以包括本文讨论的任何一个存储元件，诸如被配置为存储与esd事件相关联的电荷的一个或多个电容器和/或其他存储元件。存储在存储层256中的电荷可以被提供给其它电路。
图50是根据实施例，包括esd保护和过应力监测电路的垂直集成系统260的示意图。垂直集成系统260包括esd保护芯片261、存储芯片263和具有有源侧265的专用集成电路(asic)264。焊线266可以提供到esd保护芯片261和/或asic264的电连接。复合压模267可以将其它所示例的元件封装在单个包装中。esd保护芯片261可以包括esd保护装置，所述esd保护装置被配置为向存储芯片263的存储元件提供与esd事件相关联的能量。如所示例的，esd保护芯片261和存储芯片263与asic264垂直堆叠地设置。绝缘层262，例如介电层或其它压模附着层，示例在图38中的不同芯片之间。
相比于esd保护装置被包括在asic264上，通过在与asic264分离的芯片上具有esd保护装置，esd保护装置可被配置为处理具有更大级别的esd事件。esd保护芯片261电连接到存储芯片263。存储芯片263可以电连接到asic264。图38中的芯片之间的电连接可以包括焊线、贯穿的硅过孔等。存储层263可以使用从esd事件收集的能量来为asic264的操作供电。集成电路系统260可以提供系统级封装，其中可以使用外部产生的eos事件来为asic264供电。如果整个系统包括相对较大数量(例如数百或数千)的垂直集成系统，即使从eos事件中收集相对少量的动力，总体系统动力的累积降低也可能在时间上是显著的。
图51是根据实施例，在单个芯片上包括esd保护和过应力监测电路的垂直集成系统270的示意图。组合的esd保护和存储芯片272包括能够利用来自esd事件的能量的电路和被配置为存储与esd事件相关联的电荷的存储元件。组合的esd保护和存储芯片272可以与asic264堆叠。相对于以金字塔构造堆叠的两个分开的压模，将esd保护装置和存储元件组合在单个压模中可以减少垂直集成系统的高度。相对于两个单独堆叠的压模，将esd保护装置和存储元件组合在单个压模中可以减小来自浪涌传导点和存储元件的路径的长度和/或电阻。asic264可以从组合的esd保护和存储芯片272的存储元件接收电荷。在与asic不同的芯片上具有过应力监测电路可以允许诸如esd保护装置的eos保护装置被按比例放大，以存储来自更大的eos事件(例如更大的esd事件)的电荷。
图52示例了根据实施例，具有eos保护装置282、存储元件284和处理电路286的压模280。在微观级，eos保护装置282可以与相同压模280内的存储元件284和处理电路286分离。在所示例的实施例中，压模280被分隔以在芯片内传送系统，其中存储元件284作为电源被电连接到处理电路286。如所示例的，压模280被分成同心式的几个部分。压模280的不同部分可以组合在单个半导体基底，例如硅基底上。可以使用沟槽隔离型半导体制造工艺(其中选择性部分可以与基底隔离)来制造压模280的不同部分。
图53示例了根据实施例，具有eos保护装置282、存储元件284和处理电路286的压模290。压模290包括分隔的设置，其中电路282、284、286的不同部分由隔离屏障292间隔并且被配置成并排设置。隔离屏障292可以包括沟槽隔离。沟槽可以包括绝缘材料，例如介电材料。在一个实施例中，隔离层可以包围在分隔的压模的一些或全部eos保护装置周围。或者或另外，诸如介电层的绝缘层可以覆盖eos保护装置282和/或存储元件284。
过应力监测电路可以在移动和/或穿戴式设备中实现。图54a和54b示例了移动和/或穿戴式设备300的实施例，所述移动和/或可穿戴设备包括外部壳体302，其具有嵌入在外部壳体302内的导管304。诸如移动电话和/或其他手持设备的移动设备可以包括导管304，其被设置成用于收集电荷，如静电荷，的外部源。如图54b所示，电连接306可将电荷从导管304路由到过应力监测电路。过应力监测电路可以体现在如所示例的系统级封装120中。外部壳体302可以被配置为增强和/或优化向包括在移动设备的外部壳体302内的过应力监测电路传递电荷。移动和/或佩戴式设备300也可以并入被配置为增强，例如最大化，eos电荷的系统内。例如，可以基于摩擦电序选择材料，使得产生的esd被优化/最大化。穿戴式设备也可以附接或连接到材料，使得佩戴设备时的摩擦/移动/相互作用将增强，例如最大化，产生的esd电荷。在一些实施例中，上述该对导电结构可以用作存储电容器的电极，所述存储电容器用于存储从穿戴式设备300中产生的esd电荷收集的能量。也就是说，类似于由产生电荷的不同材料构成的移动机械零件，类似原理可以应用于穿戴式设备300。
例如，移动或穿戴式设备可以与由不同材料/织物形成的腕带合并，使得(使用者的)运动导致层间摩擦和/或移动，以产生电荷。材料/服装可以由不同的材料/复合材料/层构成，使得当穿着衣服(或穿戴式设备)时，其产生电荷(其随后可以通过路由到存储元件的导电过孔被收集)。例如，材料可以用被配置成响应于穿着者的屈伸/移动而一起摩擦的构成零件/纤维/层构造。手腕带(连接到类似于图54c所示的模块，所述模块具有可以接触皮肤的导电过孔)也可以用响应于穿着者的移动而在一起摩擦的构成零件/纤维/可移动零件构造。
人们通过标准运动活动产生电荷。接地带广泛应用于整个电子行业，以保护敏感设备/系统免受处理产生的esd的影响。通过构建可以靠近皮肤放置的衣服/腕带/结构(并且还可以连接到其他装置/组件/电路，如本文件所示)，可以增强esd电荷的产生，用于收集。在某些应用(例如锻炼/耐力活动)中，剧烈运动可以产生足够量的电荷(结合适当构造的材料，所述材料具有相关电路和嵌入其中的存储器，以传导/收集/分配电荷)，以执行某些相对较低功率的功能和/或间歇功能。在其他应用中(例如保健)，穿戴式设备300可被配置为收集足够的能量来为某些监测活动提供动力。
移动设备300的特征的任何组合可以应用于任何合适的穿戴式设备，例如智能手表和/或穿戴式保健监测设备。例如，图54a和/或54b的实施例的任何原理和优点均可以应用于穿戴式设备。图54c示例了具有外部壳体302和导管304的穿戴式设备305。穿戴式设备305可被配置为与皮肤接触。外部壳体302上的导管304可以被设置成增强和/或优化对来自外部源的eos事件的电荷的收集。导管304的材料的形状和/或设置可以增强和/或优化对电荷的收集。例如，可以基于摩擦电序选择材料，使得所产生的任何esd被优化/最大化。穿戴式设备也可以被附接或连接到材料，使得装置穿着时的任何摩擦/移动/相互作用将使所生成的esd电荷最大化。这可以通过组合不同的材料来实现，该材料在穿着时将相互作用/摩擦在一起。例如，智能手表/医疗设备的表带可以由在穿戴时生成最大esd电荷的材料(基于摩擦电序)构成。同样，存储元件(用于收集电荷)/导管(从存储元件到esd事件的位置)和用于分配电荷的系统可以嵌入专门构造以生成/收集esd的服装/织物中。
结论
在上述实施例中，结合特定实施例描述了用于感测电气过应力事件的设备、系统和方法。然而，应当理解，实施例的原理和优点可用于需要感测和/或防范电气过应力事件的任何其它系统、设备或方法。
本文描述的原理和优点可以在各种设备中实现。这样的设备的示例可以包括但不限于消费电子产品、消费电子产品的零件、电子测试设备等。消费电子产品的零件的示例可以包括时钟电路、模数转换器、放大器、整流器、可编程滤波器、衰减器、可变频率电路等。电子装置的示例还可以包括存储器芯片、存储器模块、光网络或其他通信网络的电路以及磁盘驱动器电路。消费电子产品可以包括但不限于无线装置、移动电话(例如，智能电话)、蜂窝基站、电话、电视、计算机监视器、计算机、手持式计算机、平板电脑、膝上型计算机、个人数字助理(pda)、微波炉、冰箱、立体声系统、盒式录音机或播放器、dvd播放机、cd播放机、数字录像机(dvr)、录像机、mp3播放器、收音机、摄像机、照相机、数码相机、便携式存储芯片、洗衣机、烘干机、洗衣机/烘干机、复印机、传真机、扫描仪、手表、智能手表、时钟、穿戴式健康监测装置等。此外，设备可以包括半成品。
除非上下文另有明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“包括(include)”、“包括(including)”等将以包含性的意思来解释，而不是独有的或全面的意思；也就是说，意思是“包括但不限于”。本文广泛使用的词语“耦合”或“连接“是指可以直接连接或经由一个或多个中间元件连接的两个或更多个元件。另外，在本申请中使用时，词语“本文”、“上述”、“以下”和类似含义的词语均应参照作为整体的本申请，而不是本申请的任何特定部分。在上下文允许的情况下，在“具体实施方式”中使用单数或复数的词语也可以分别包括复数或单数。提及两个或多个项目的列表中的词语“或”旨在包括以下所有词语的解释：列表中的任何项目、列表中的所有项目以及列表中的项目的任何组合。本文提供的所有数值旨在包括测量误差内的相似值。
此外，本文所使用的条件语言，诸如“可以(can)”，“可以(could)”、“可以(might)”、“可以(may)”、“例如(e.g.,)”、“例如(forexample)”、“例如(suchas)”等(除非在所使用的上下文中另外具体说明或以其它方式理解)通常旨在表达某些实施例包括而其他实施例不包括某些特征、元件和/或状态。
本文所提供的本发明的教导可以应用于其他系统，而不一定是上述系统。可以组合上述各种实施例的元件和行为以提供其他实施例。本文讨论的方法的行为可以按任何顺序适当地执行。此外，本文讨论的方法的行为可以适当地串行或并行地执行。
虽然已经描述了本发明的某些实施例，但是这些实施例仅仅是作为示例提出的，并不意图限制本公开的范围。实际上，本文描述的新颖方法和系统可以各种其他形式实施。此外，可以对本文所述的方法和系统的形式进行各种省略、替换和改变，而不脱离本公开的精神。所附权利要求书及其等同物旨在覆盖属于本公开的范围和精神的这些形式或修改。因此，本发明的范围通过参考权利要求书来定义。
此外，本申请还可以具有如下实现方式。
1.一种装置，被配置为监测电气过应力(eos)事件，所述装置包括：
一对间隔的导电结构，被配置为响应于eos事件而起弧，其中所述间隔的导电结构由一材料形成并且具有一形状，使得起弧引起所述间隔的导电结构的可检测的形状变化，并且其中所述装置被配置为使得所述间隔的导电结构的形状变化是可检测的，以用作eos监测器。
2.根据1所述的装置，其中所述一对间隔的导电结构由所述材料形成，所述材料被选择为响应于起弧而局部熔化，以引起间隙距离的增加。
3.根据2所述的装置，其中所述一对间隔的导电结构由一种金属形成。
4.根据1所述的装置，其中所述一对间隔的导电结构包括一对间隔的突起件，每个突起件均具有尖锐的尖端。
5.根据1所述的装置，其中所述形状的可检测的变化包括所述间隔的导电结构之间的间隙距离的、可观察到的增加。
6.根据5所述的装置，其中，所述装置被配置为使得所述间隙距离的、可观察到的增加指示可以被目视检测的eos事件的发生。
7.根据6所述的装置，其中，所述装置被配置为使得可以使用可见光显微镜检测所述间隙距离的、可观察到的增加。
8.根据5所述的装置，其中，所述装置被配置为使得能够跨越所述一对间隔的导电结构电测量开放电路电压，以确定是否发生了eos事件。
9.根据5所述的装置，其中所述装置被配置为使得能够跨越所述一对间隔的导电结构电测量泄漏电流，以确定是否发生了eos事件。
10.根据1所述的装置，其中所述一对间隔的导电结构与半导体基底集成。
11.根据10所述的装置，其中所述间隔的导电结构在与所述半导体基底集成的金属化层处形成。
12.根据11所述的装置，其中所述间隔的导电结构至少部分地被形成在所述金属化层处的介电层掩埋。
13.根据12所述的装置，其中所述间隔的导电结构由在所述金属化层处形成的所述介电层电隔离，使得所述间隔的导电结构被配置为电气起弧穿过所述介电层。
14.根据1所述的装置，其中所述装置包括并联电连接的多对突起件。
15.根据14所述的装置，其中两对或更多对突起件具有不同的间隔距离，并且被配置为响应于与所述间隔距离成比例的不同的过应力电压而起弧。
16.根据13所述的装置，其中所述两对或更多对突起件在起弧之前具有不同的间隔距离。
17.根据1所述的装置，其中所述一对间隔的导电结构串联连接到保险丝。
18.根据1所述的装置，其中所述一对间隔的导电结构用作被配置为保护所述装置免受电力过应力(eos)事件影响的电气过应力保护(eos)装置。
19.根据1所述的装置，还包括电连接到所述一对间隔的导电结构的、基于半导体的电气过应力(eos)保护装置，所述eos保护装置被配置成与所述一对间隔的导电结构相比分流更高的电流量。
20.根据19所述的装置，其中所述基于半导体的eos保护装置被并联电连接到所述一对间隔的导电结构。
21.根据1所述的装置，还包括核心电路，其中所述一对间隔的导电结构和所述核心电路电连接到至少一个共用电端子，使得所述一对间隔的导电结构用作用于检测在核心电路中发生的eos事件的监测器装置。
22.根据21所述的装置，其中所述一对间隔的导电结构被配置为响应于eos事件而电气起弧，不管所述核心电路是否被电激活。
23.根据21所述的装置，其中所述核心电路和所述一对间隔的导电结构集成在半导体包装中。
24.根据21所述的装置，其中所述核心电路和所述一对间隔的导电结构集成在相同的半导体压模中。
25.根据21所述的装置，其中所述核心电路和所述一对间隔的导电结构设置在不同的半导体压模中。
26.根据1所述的装置，其中所述一对间隔的导电结构用作电气过应力(eos)保护装置。
27.一种监测半导体装置的方法，所述方法包括：
提供一对在其间具有间隙的导电结构，所述一对导电结构与半导体基底集成并且被配置为响应于电气过应力(eos)事件而起弧；以及
监测所述一对导电结构以确定电脉冲是否穿过所述一对间隔的导电结构之间的间隙而起弧。
28.根据27所述的方法，其中监测包括通过测量跨越所述间隙的开放电路电压的变化来确定所述半导体装置中是否发生了eos事件。
29.根据27所述的方法，其中监测包括通过测量沿着包括所述间隙的电路径的泄漏电流的变化来确定所述半导体装置中是否发生了eos事件。
30.根据27所述的方法，其中监测包括通过检测穿过串联连接到所述一对间隔的导电结构的保险丝的开放电路来确定所述半导体装置中是否发生了eos事件。
31.根据27所述的方法，其中监测包括通过目视检查与所述间隙相邻的所述导电结构的端部的外观变化来确定所述半导体装置中是否发生了eos事件。
32.根据27所述的方法，其中提供所述半导体装置包括提供多对导电结构，每对所述导电结构之间具有间隙，所述多对导电结构并联电连接。
33.根据27所述的方法，其中所述多对导电结构具有不同的间隙并且被配置为响应于与所述不同间隙相关的过应力电压而起弧，并且其中监测包括识别在经起弧的数对间隔的导电结构之间具有最大间隔的一对间隔的导电结构，以及估计与eos事件相关联的最大电压。
34.根据27所述的方法，其中监测包括通过测量跨越所述一对导电结构的电容变化来确定所述半导体装置中是否发生了eos事件。
35.根据27所述的方法，其中监测包括通过可见地检测串联连接到所述一对间隔的导电结构的熔断保险丝的标志来确定所述半导体装置中是否发生了eos事件。
36.一种电力过应力(eos)监测装置，包括：
多对导电结构，所述导电结构间具有多个不同尺寸的间隙，所述多对导电结构并联电连接，所述不同尺寸的间隙被配置为响应于相应不同的电气过应力电压而电气起弧。
37.根据36所述的eos监测装置，其中所述多对导电结构因为具有经历过起弧而被配置为待监测。
38.根据36所述的eos监测装置，其中所述装置被配置为允许目视检查在所述间隙处对所述导电结构的任何损坏。
39.根据36所述的eos监测装置，其中所述装置被配置为电监测所述导电结构是否响应于起弧而改变。
40.根据36所述的eos监测装置，还包括与所述多对不同间隔的导电结构电连接的、基于半导体的电气过应力(eos)保护装置。
41.根据40所述的eos监测装置，其中所述基于半导体的eos保护装置被配置为以高于所述多对不同间隔的导电结构被配置为起弧的电压的电压来触发。
42.根据41所述的eos监测装置，其中，所述基于半导体的eos保护装置被配置为使得在触发电压触发时，跨越所述基于半导体的电气过应力保护装置的电压不会回跳到比所述触发电压更低的电压。
43.根据42所述的eos监测装置，其中所述基于半导体的eos保护装置包括雪崩二极管。
44.根据43所述的eos监测装置，所述基于半导体的eos保护装置被配置为使得在以触发电压触发时，跨越所述基于半导体的电气过应力保护装置的电压回跳到比所述触发电压更低的电压。
45.根据44所述的eos监测装置，其中所述较低电压高于所述多对不同间隔的导电结构被配置为起弧的电压。
46.根据40所述的eos监测装置，其中所述基于半导体的eos保护装置包括双极结晶体管。
47.根据36所述的eos监测装置，其中所述多对不同间隔的导电结构被配置为连接到核心电路，其中所述多对间隔的导电结构和所述核心电路被配置为电连接到至少一个共用电端子，使得所述一对间隔的导电结构用作用于监测在所述核心电路中发生的eos事件的监测器装置。
48.根据47所述的eos监测装置，其中在电气起弧时，所述多对不同间隔的导电结构中的每一对被配置成使得跨越所述多对不同间隔的导电结构中的的每一对的电压回跳到高于所述核心电路的电源电压的电压。
49.一种设备，包括：
核心电路；
电气过应力(eos)保护装置，电连接到所述核心电路并被配置成使从eos事件引起的、来自所述核心电路的电流分流的；和
eos监测器装置，电连接到所述核心电路，所述eos监测器装置包括一对间隔的导电结构，所述导电结构被配置为响应于eos事件而电气起弧并且经历所述间隔的导电结构的形状变化。
50.根据49所述的设备，其中所述装置被配置为使得所述一对间隔的导电结构被配置为待检测并用作eos监测器。