一种基于GaAs工艺的ESD保护电路的制作方法

本发明属于集成电路技术领域，特别涉及一种基于gaas工艺的esd保护电路。

背景技术：

静电释放是集成电路设计中必须考虑的一个可靠性问题，大多数的电子器件或者电路系统的失效是由esd问题造成的，其性能优劣直接关系到整个系统的稳定性。

基于gaas工艺的phemt器件，其本身的esd性能很差，需要在phemt芯片中加入esd保护电路，例如图1和图2所示的电路。尤其对于应用在开关电路或者功率放大器时，其对esd的性能要求更高。通常的esd保护电路基于gaas工艺在速度和稳定性等方面还不能很好的满足，本案由此产生。

技术实现要素：

本发明的目的，在于提供一种基于gaas工艺的esd保护电路，能够在上电瞬间避免esd保护电路误触发的问题，且在受到外界巨大的脉冲扰动时，能够快速提供动态泄放通路，实现了双检测的保护机制，从而保证了芯片的安全可靠性。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种基于gaas工艺的esd保护电路，包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第一phemt管、第二phemt管、第一至第n+2肖特基二极管；

第一至第n肖特基二极管同向串联，且第一肖特基二极管的正极连接电源电压vdd，第n肖特基二极管的负极经第一电阻接地gnd，第n肖特基二极管的负极还连接第一phemt管的栅极；

第一电容的一端连接电源电压vdd，第一电容的另一端经第二电阻接地gnd，且第一电容的另一端还连接第二phemt管的栅极；

第n+1肖特基二极管的正极连接电源电压vdd，第n+1肖特基二极管的负极连接第n+2肖特基二极管的正极，第n+2肖特基二极管的负极连接第二phemt管的漏极；

第一phemt管的漏极连接第二phemt管的源极，第一phemt管的源极接地gnd。

采用上述方案后，本发明的电路结构与现有的esd保护电路相比，其具有两方面的优点：

第一个优点是与现有的动态esd电路相比，在上电瞬间时，第一phemt管m1与第二phemt管m2都未导通，使得内部电路正常工作，避免了上电瞬间的误触发，当出现巨大的正向esd脉冲时，此时第一phemt管m1与第二phemt管m2均被打开，即通过增加了一个与门，与静态esd保护电路共同控制泄放路径,快速的将静电产生的脉冲电流泄放掉；

第二个优点是与现有的静态esd保护电路相比，泄放通路漏电流小，功耗较低。

附图说明

图1是现有的静态esd保护电路的原理图；

图2是现有的动态esd保护电路的原理图；

图3是本发明提出的esd保护电路的原理图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。

如图3所示，本发明提供一种基于gaas工艺的esd保护电路，包括第一电阻r1、第二电阻r2、第一电容c1、第一phemt管m1、第二phemt管m2、第一肖特基二极管d1、第二肖特基二极管d2…第n肖特基二极管dn、第m肖特基二极管dm、第f肖特基二极管df；

第一肖特基二极管d1、第二肖特基二极管d2…第n肖特基二极管dn同向串联后，再和第一电阻r1串联连接在电源电压vdd和地gnd之间，第n肖特基二极管dn与第一电阻r1的串联点a连接第一phemt管m1的栅极；

第一电容c1和第二电阻r2串联后并接在电源vdd和地gnd之间，其串联点b连接第二phemt管m2的栅极；

第m肖特基二极管dm和第f肖特基二极管df同向串联后连接在电源电压vdd和第二phemt管m2的漏极之间；

第一phemt管m1的漏极连接第二phemt管m2的源极，第一phemt管m1的源极连接地gnd。

当电路正常工作时，esd保护电路处于关断状态，电源电压通过串联的第一肖特基二极管d1、第二肖特基二极管d2…第n肖特基二极管dn的导通电压降低，此时第一电阻r1上的压降低于第一phemt管m1的阈值电压，即不会将第一phemt管m1导通，同理第二phemt管m2也不会导通，即第一phemt管m1、第二phemt管m2均处于关断状态，不会影响内部电路的正常工作。此外，串联的第一肖特基二极管d1、第二肖特基二极管d2…第n肖特基二极管dn的个数可以根据电源电压来调节，且二极管采用串联的方式，也将电路的整体电容减小，有效地减小了对高频电路的影响。

为了避免上电瞬间的误触发，本发明设计的esd保护电路采用双检测机制，即通过两个支路共同控制esd电流的泄放路径，兼具静态与动态esd保护电路的优点。在上电瞬间会导致第二电阻r2上的电压升高，但是并不会使得其导通。因为上电瞬间并不会使得第一电阻r1上的电压快速增加，即并不会使第一phemt管m1导通，此时第一phemt管m1与第二phemt管m2都未导通，使得内部电路正常工作，避免了上电瞬间的误触发，增加了电路的可靠性，且漏电小，功耗低。

当出现正向esd电压，并且超过第一肖特基二极管d1到第n肖特基二极管dn总的导通电压，串联连接的第一肖特基二极管d1到第n肖特基二极管dn导通，电流流过第一电阻r1，使得第一phemt管m1的栅源电压升高，当第一phemt管m1的栅源电压超过第一phemt管m1的阈值电压时，第一phemt管m1导通。与此同时，脉冲电压会对第一电容c1和第二电阻r2这条支路充电，将第二电阻r2的电压升高，当第二phemt管m2的栅源电压超过第二phemt管m2的阈值电压时，第二phemt管m2导通，此时双检测的机制都判定了此时esd脉冲干扰，第一phemt管m1与第二phemt管m2均打开，快速地将静电产生的脉冲电流泄放掉。

第一电阻r1与第二电阻r2，一方面可以为导通第一phemt管m1、第二phemt管m2提供栅压，另一方面可以在第一phemt管m1与第二phemt管m2导通之后，起到限流的作用，且第二电阻r2具有调节rc常数的作用，所以在设计时适当将第一电阻r1与第二电阻r2折中设计，以优化电路性能。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

技术特征：

1.一种基于gaas工艺的esd保护电路，其特征在于：包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第一phemt管、第二phemt管、第一至第n+2肖特基二极管；

第一至第n肖特基二极管同向串联，且第一肖特基二极管的正极连接电源电压vdd，第n肖特基二极管的负极经第一电阻接地gnd，第n肖特基二极管的负极还连接第一phemt管的栅极；

第一电容的一端连接电源电压vdd，第一电容的另一端经第二电阻接地gnd，且第一电容的另一端还连接第二phemt管的栅极；

第n+1肖特基二极管的正极连接电源电压vdd，第n+1肖特基二极管的负极连接第n+2肖特基二极管的正极，第n+2肖特基二极管的负极连接第二phemt管的漏极；

第一phemt管的漏极连接第二phemt管的源极，第一phemt管的源极接地gnd。

技术总结
本发明公开一种基于GaAs工艺的ESD保护电路，第一至第N肖特基二极管同向串联，且第一肖特基二极管的正极连接电源电压，第N肖特基二极管的负极经第一电阻接地并连接第一PHEMT管的栅极；第一电容的一端连接电源电压，第一电容的另一端连接第二PHEMT管的栅极以及经第二电阻接地；第N+1肖特基二极管的正极连接电源电压，负极连接第N+2肖特基二极管的正极，第N+2肖特基二极管的负极连接第二PHEMT管的漏极；第一PHEMT管的漏极连接第二PHEMT管的源极，第一PHEMT管的源极接地。此种电路能够在上电瞬间避免ESD保护电路误触发的问题，且在受到外界巨大的脉冲扰动时，能够快速提供动态泄放通路，实现了双检测的保护机制，从而保证了芯片的安全可靠性。

技术研发人员：林宗伟;潘晓枫;林瑞;李颂;江伦伯;徐波
受保护的技术使用者：中电国基南方集团有限公司
技术研发日：2019.12.24
技术公布日：2020.04.10