電容式觸摸感應(yīng)檢測(cè)按鍵電路是一類(lèi)對(duì)靜電特別敏感的電路,因此靜電放電(ESD)保護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇問(wèn)題對(duì)這一類(lèi)電路顯得特別重要。一方面要確保所選擇的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)有足夠的抗靜電能力,另一方面這種ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)又不能使芯片的面積和成本增加太多,基于此要求,介紹了3種應(yīng)用在電容式觸摸感應(yīng)檢測(cè)按鍵電路中的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)。主要描述了這3種結(jié)構(gòu)的電路形式和版圖布局,著重闡述了為滿(mǎn)足電容式觸摸感應(yīng)檢測(cè)按鍵電路的具體要求而對(duì)這3種結(jié)構(gòu)所作的改進(jìn)。列出了這3種改進(jìn)過(guò)后的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、所占用芯片面積以及抗靜電能力測(cè)試結(jié)果的比較。結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的3種ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)在保護(hù)能力、芯片面積利用率以及可靠性等方面都有了非常好的提升。
電容式觸摸感應(yīng)檢測(cè)按鍵電路是近年來(lái)行業(yè)內(nèi)較高的集成電路產(chǎn)品,這類(lèi)電路通常設(shè)有一路或者多路高靈敏度的感應(yīng)輸入端,實(shí)際應(yīng)用時(shí)通過(guò)人體手指靠近芯片檢測(cè)電荷的移動(dòng),產(chǎn)生額外電容而改變頻率或占空比,從而判斷人體手指觸摸動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)按鍵功能。眾所周知人體是最大的靜電攜帶者,因此在人體手指靠近芯片時(shí)會(huì)有大量靜電向芯片傳送,將產(chǎn)生潛在的破壞電壓、電流以及電磁場(chǎng),從而將芯片擊毀,這就是靜電保護(hù)(electronic staticdischarge,ESD)問(wèn)題。ESD是金屬-氧化物-半導(dǎo)體(metal-oxide-semiconductor,MOS)集成電路中最重要的可靠性問(wèn)題之一,尤其是針對(duì)本文所討論的電容式觸摸感應(yīng)檢測(cè)按鍵電路。為了保證高可靠性,這類(lèi)電路的ESD保護(hù)能力通常要求達(dá)到8000 V,甚至要達(dá)到10 000 V,因此必須通過(guò)在電路中加入有效的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)才能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。此外,這種保護(hù)結(jié)構(gòu)又不能占用太多的芯片面積,否則將明顯增加芯片成本,從而限制芯片的推廣應(yīng)用。因此如何選擇合適的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu),既能保護(hù)這一類(lèi)觸摸感應(yīng)按鍵檢測(cè)電路,又不至于太多增加芯片成本是這類(lèi)電路設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的問(wèn)題。
本文介紹了3種應(yīng)用于筆者所開(kāi)發(fā)的電容式觸摸感應(yīng)檢測(cè)按鍵電路中的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)。這3種保護(hù)結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)ESD結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上結(jié)合電容式觸摸感應(yīng)檢測(cè)按鍵電路的具體特點(diǎn)進(jìn)行全面改進(jìn),以達(dá)到保護(hù)電路且盡量少地增加芯片面積的要求。這些結(jié)構(gòu)也適用于其他類(lèi)似的電路,希望能夠給廣大從事集成電路設(shè)計(jì)的工程師在考慮ESD問(wèn)題時(shí)提供一些參考設(shè)計(jì)。
1、3種ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)
1.1、二極管加電阻ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)
圖1(a)是MOS集成電路中最常見(jiàn)的一種ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)。需要在電路的每一個(gè)壓焊點(diǎn)都插入該結(jié)構(gòu),保護(hù)圖中的Mp和Mn兩個(gè)MOS管。這種結(jié)構(gòu)包括與壓焊點(diǎn)直接相連的柵極和源極短接的PMOS管Mp以及柵極和源極短接的NMOS管Mn.其中Mp和Mn這兩個(gè)管子可以等效成兩個(gè)二極管D1和D2.實(shí)際應(yīng)用時(shí)在壓焊點(diǎn)上會(huì)引入較大的靜電,根據(jù)晶體管原理,這個(gè)較大的靜電會(huì)引起Mp和Mn兩個(gè)管子被雪崩擊穿。通過(guò)插入圖1(a)中的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu),在這個(gè)大靜電還沒(méi)有到達(dá)Mp和Mn之前首先引起兩個(gè)二極管D1和D2反向擊穿,形成到電源和地的電流通路,把大電流泄放掉;另外電阻R起限流作用。這兩個(gè)措施就起到了保護(hù)Mp和Mn的作用。這種ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)的ESD保護(hù)能力通常在2000~3000V.為了進(jìn)一步提高ESD保護(hù)能力,在電容式觸摸感應(yīng)檢測(cè)按鍵電路中對(duì)這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),如圖1(b)所示。圖1(b)顯示了一種針對(duì)NMOS管的三級(jí)二極管加電阻網(wǎng)絡(luò)的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu),針對(duì)PMOS管的保護(hù)結(jié)構(gòu)與此類(lèi)似。每一級(jí)的原理與圖1(a)類(lèi)似,但這種結(jié)構(gòu)能夠利用三級(jí)電阻和二極管網(wǎng)絡(luò)的限流和分壓作用提供多個(gè)泄放通路,從而逐級(jí)泄放大電流,提高ESD保護(hù)能力。以圖1(b)中的MOS管Mn為例來(lái)說(shuō)明這種改進(jìn)的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)的電路結(jié)構(gòu)參數(shù)應(yīng)該如何選擇。Mn的柵擊穿電壓是12.5V,按照ESD保護(hù)原理,經(jīng)過(guò)多級(jí)限流電阻之后落在Mn柵極的電壓須小于這個(gè)管子的柵擊穿電壓,保護(hù)電路才能起到保護(hù)作用,通過(guò)計(jì)算,采用三級(jí)二極管加電阻網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以達(dá)到保護(hù)Mn的目的,其中每一級(jí)限流電阻值為100Ω,而D1,D2和D3 3個(gè)二極管也可以采用圖1(a)中所示的柵極和源極短接的MOS管。
圖1二極管加電阻ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)
1.2、可控硅整流器的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)
圖2(a)是可控硅整流器(silicon controlledrectifiers,SCR)ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)的縱向剖面圖,圖2(b)是這種結(jié)構(gòu)的等效電路圖。
圖2(b)中Mp是一個(gè)柵極和源極短接的PMOS管,起到ESD保護(hù)作用;Q1是一個(gè)pnp型三極管,其發(fā)射區(qū)是由n阱內(nèi)的p+擴(kuò)散區(qū)構(gòu)成,n阱是它的基區(qū),p襯底作為集電區(qū);另一個(gè)Q2是npn型三極管,阱外的n+是其發(fā)射區(qū),p襯底是它的基區(qū),n阱是集電區(qū)。以上兩個(gè)管子組成一個(gè)稱(chēng)之為可控硅整流器的4層半導(dǎo)體器件。這4層依次是p+擴(kuò)散區(qū)、n阱、p襯底和n+擴(kuò)散區(qū),此種pnpn結(jié)構(gòu)內(nèi)有npn和pnp之間的正反饋,提供了良好的ESD泄放通路,具有非常明顯的ESD保護(hù)性能。因此在芯片的每一個(gè)壓焊點(diǎn)上都插入這樣一個(gè)結(jié)構(gòu),就能在最小的布局面積下提供最高的ESD防護(hù)能力。圖2(b)中R1是n阱接觸電阻,R2是p襯底接觸電阻。
據(jù)半導(dǎo)體器件原理,上述的4層結(jié)構(gòu)作為ESD保護(hù)器件來(lái)說(shuō),其起始導(dǎo)通電壓等效于MOS工藝下n阱與p襯底之間的擊穿電壓。由于n阱具有較低的摻雜濃度,這是由半導(dǎo)體工藝所決定的,因此其與p襯底之間的擊穿電壓高達(dá)30~50V,如此高的擊穿電壓使SCR結(jié)構(gòu)在ESD防護(hù)設(shè)計(jì)上需要再加上額外的二級(jí)保護(hù)結(jié)構(gòu),在圖2(b)中已經(jīng)標(biāo)注出來(lái)。這是因?yàn)閳D2(b)中需要保護(hù)的MOS管M的柵擊穿電壓只有12.5V左右,而SCR要到30V以上才導(dǎo)通,在ESD電壓尚未升到30V之前,這個(gè)SCR結(jié)構(gòu)是關(guān)閉的,這時(shí)SCR器件所要保護(hù)的M管早就被ESD電壓破壞了,因此必須加入二級(jí)保護(hù)結(jié)構(gòu)。利用這個(gè)二級(jí)保護(hù)結(jié)構(gòu),在其被ESD破壞之前,SCR結(jié)構(gòu)能夠被觸發(fā)導(dǎo)通,從而泄放ESD電流,只要SCR結(jié)構(gòu)一導(dǎo)通,其低的保持電壓便會(huì)鉗制住ESD電壓在很低的值,因此這個(gè)SCR結(jié)構(gòu)可以有效地保護(hù)M管。但這種額外增加的二級(jí)保護(hù)結(jié)構(gòu)必然會(huì)造成芯片面積的增加,導(dǎo)致芯片成本的上升。
圖2 SCR ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)縱向剖面圖及其等效電路圖
為解決這個(gè)問(wèn)題,在電容式觸摸感應(yīng)檢測(cè)按鍵電路中采用了一種改進(jìn)的SCR ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中增加一個(gè)圖2(b)虛線(xiàn)框中所示的薄柵氧NMOS管Q3.依據(jù)晶體管原理,擊穿電壓與柵氧是直接相關(guān)的。這個(gè)NMOS管以橫跨的方式在n阱與p襯底的界面上,可以使SCR結(jié)構(gòu)的起始導(dǎo)通電壓下降到10~15V,這就使SCR結(jié)構(gòu)不需要額外的二級(jí)保護(hù)結(jié)構(gòu)便可以有效地保護(hù)電路內(nèi)部M管,從而減小了芯片面積。SCR結(jié)構(gòu)的導(dǎo)通過(guò)程描述如下:其內(nèi)嵌的薄柵NMOS管Q3發(fā)生回流擊穿時(shí),引發(fā)電流自其柵極流向p襯底,這會(huì)引起電流自n阱流向p襯底,也因而觸發(fā)了SCR結(jié)構(gòu)的導(dǎo)通。為了防止SCR結(jié)構(gòu)在普通MOS管正常工作情形下會(huì)被導(dǎo)通,其內(nèi)嵌的薄柵NMOS管Q3的柵極必須要連接到地,以保持該NMOS管關(guān)閉,如圖2(b)所示。
圖3顯示了改進(jìn)的SCR ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)的版圖,包括作為ESD保護(hù)器件的Q1,Q2和寬長(zhǎng)比為180/1的PMOS管Mp,還有就是作為ESD二級(jí)保護(hù)器件的薄柵管Q3.圖中VDD是管子所接的電源端,GND是管子所接的地端。
圖3改進(jìn)的SCR ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)版圖
1.3、全芯片ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)、
圖4顯示了一種全芯片的ESD保護(hù)電路結(jié)構(gòu)。這種保護(hù)結(jié)構(gòu)由ESD泄放及保護(hù)結(jié)構(gòu)和常規(guī)二極管保護(hù)結(jié)構(gòu)兩部分組成。其中ESD泄放及保護(hù)結(jié)構(gòu)由RC網(wǎng)絡(luò)、Mp和Mn兩個(gè)邏輯控制管以及ESD電流泄放管TESD等組成。這部分原理簡(jiǎn)述如下:ESD對(duì)電路的損傷主要是電路的pn逆向擊穿造成的不可逆而導(dǎo)致電路漏電。當(dāng)VDD網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)ESD電壓時(shí),圖中Vx點(diǎn)的初始電壓為零,由于電容的“惰性”,其兩端電壓不能突變,因此Mp管導(dǎo)通,Vg端電壓將隨著ESD電壓上升,TESD管導(dǎo)通,為ESD電流提供了一條到地的泄放通路。TESD的薄柵氧決定了圖中Vg點(diǎn)的電壓不能上升太高,否則會(huì)擊穿柵氧從而損壞器件。因此RC網(wǎng)絡(luò)充電抬高Vx端電壓,限制Vg升高,RC充電時(shí)間一定要能夠保證ESD能泄放完才關(guān)斷Mn管,一般要求在200ns左右,要求TESD管的設(shè)計(jì)能夠承載大電流,因此要設(shè)計(jì)足夠的柵寬長(zhǎng)比。正常情況下,TESD管的柵壓為0V,其實(shí)是關(guān)閉的,因此不影響芯片的正常工作。
圖4全芯片ESD保護(hù)電路結(jié)構(gòu)
這種全芯片的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)能夠很好地提高電路的ESD保護(hù)能力,但當(dāng)半導(dǎo)體工藝到深亞微米階段,為了防止熱載流子效應(yīng),都會(huì)在MOS的源漏端采用淺摻雜( lightly doped drain,LDD)結(jié)構(gòu)。圖4中的TESD管就采用了LDD結(jié)構(gòu)。當(dāng)TESD管導(dǎo)通泄放ESD電流時(shí),大電流從這個(gè)管子的表面通過(guò),這樣結(jié)深很淺的淺摻雜處很容易損壞,從而限制了這種全芯片ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)的防護(hù)能力。
在電容式觸摸感應(yīng)檢測(cè)按鍵電路中采用了一種改進(jìn)的全芯片ESD保護(hù)結(jié)構(gòu),改進(jìn)的是ESD電流泄放管TESD的連接方式,如圖4所示。經(jīng)過(guò)改進(jìn)后,TESD管的柵接地,而Vg輸出接TESD管的襯底,其余器件結(jié)構(gòu)和參數(shù)保持不變。與通常的全芯片ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)相比,這種改進(jìn)的全芯片ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)引入了寄生的橫向npn管,如圖4所示。
在這種改進(jìn)的全芯片ESD結(jié)構(gòu)中,當(dāng)VDD網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)ESD電壓時(shí),會(huì)引起Vg電壓變化,由于電壓的存在,會(huì)引起襯底上電子的遷移而形成電流,電流流過(guò)襯底電阻后會(huì)抬高寄生npn管的基極電壓,最終會(huì)觸發(fā)這個(gè)npn管的導(dǎo)通,這時(shí)ESD電流是通過(guò)npn管在襯底上流過(guò)而不是在MOS管表面流過(guò),TESD管并沒(méi)有開(kāi)啟而是用其寄生的橫向npn管來(lái)泄放ESD電流,而LDD結(jié)構(gòu)不會(huì)受到ESD電流的損害,這樣就能大幅提高這種保護(hù)電路ESD防護(hù)能力。
圖5中虛線(xiàn)框部分是這種改進(jìn)的全芯片ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)的版圖,該圖顯示了邏輯控制管Mp,Mn和RC網(wǎng)絡(luò)以及最重要的薄柵管TESD的位置,其中電容與其下的阱電阻組成ESD探測(cè)器。從圖5可以看出,一個(gè)全芯片的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)所占的芯片面積只比一個(gè)壓焊點(diǎn)的面積略大,也就是說(shuō)在某一個(gè)芯片中插入這種全芯片的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)后,不會(huì)引起該芯片的面積增加太多,但可以大大提高該芯片的ESD保護(hù)能力。
圖5全芯片ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)的版圖
2、3種ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)比較和測(cè)試結(jié)果
2.1、3種結(jié)構(gòu)在不同ESD測(cè)試模式下的優(yōu)劣性比較
對(duì)于芯片的每個(gè)端口,都有4種ESD的測(cè)試模式,針對(duì)±VDD和±VSS模式進(jìn)行測(cè)試,分別稱(chēng)為所有測(cè)試腳對(duì)+VDD的PS模式,所有測(cè)試腳對(duì)-VDD的NS模式,所有測(cè)試腳對(duì)+VSS的PD模式和所有測(cè)試腳對(duì)-VSS的ND模式。如圖6所示,針對(duì)其中某一個(gè)測(cè)試腳,施加正的或負(fù)的ESD電壓,其余不測(cè)的端口全部懸空,只有當(dāng)4種模式全部成功通過(guò)某一電壓(如4000V)測(cè)試,才能認(rèn)為此端口的ESD保護(hù)能力達(dá)到了4000V.
圖6 4種ESD測(cè)試模式
對(duì)于二極管加電阻的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu),其中二極管通常采用柵極接地的NMOS管和柵極接電源的PMOS管來(lái)實(shí)現(xiàn)。采用這種ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)的電路一般對(duì)NS和PD兩種測(cè)試模式的ESD能力保護(hù)比較高,而針對(duì)ND和PS兩種測(cè)試模式的ESD保護(hù)能力則要差許多。這是因?yàn)樵贜S測(cè)試模式下某一個(gè)測(cè)試腳上接入負(fù)的ESD電壓,NMOS管寄生的二極管正向?qū)?,同理PD模式下VDD端接地,某一個(gè)測(cè)試腳上接入正ESD電壓,PMOS寄生的二極管正向?qū)?,如圖1(b)所示。在ND和PS模式下,寄生二極管需要反向擊穿來(lái)泄放ESD電流。對(duì)于某一特定器件所能承受的ESD能量是固定的,二極管的正向?qū)妷簽?.7V左右,遠(yuǎn)小于其反向擊穿電壓,因此二極管正向?qū)〞r(shí)能承受的ESD泄放電流也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其反向擊穿時(shí),即ESD電壓遠(yuǎn)高于反向擊穿時(shí)的ESD電壓。因此ND和PS模式下ESD保護(hù)能力差是這種保護(hù)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)。
同樣,可控硅整流器ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)也有同樣的問(wèn)題。全芯片ESD保護(hù)電路正好可以解決這個(gè)問(wèn)題,從而顯示出這種結(jié)構(gòu)較前兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。原理簡(jiǎn)述如下:以PS模式為例,電源腳懸空,地腳接低電平,在沒(méi)有全芯片ESD保護(hù)電路時(shí),D1寄生二極管將反向擊穿泄放ESD電流,而現(xiàn)在ESD電壓則會(huì)通過(guò)D2充到VDD網(wǎng)絡(luò)上,如圖4所示,再通過(guò)ESD保護(hù)電路泄放到地。以上ESD泄露方式避免了D1反向擊穿情況的出現(xiàn),同理ND模式也可以用這種思路分析。
2.2、3種結(jié)構(gòu)所占用的芯片面積以及ESD耐壓測(cè)試結(jié)果比較
將以上3種結(jié)構(gòu)應(yīng)用到電容式觸摸感應(yīng)按鍵檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)中,芯片采用的是0.35μm MOS工藝,共有10個(gè)壓焊點(diǎn)。3種結(jié)構(gòu)所占用的芯片面積如表1所示。表中A為ESD結(jié)構(gòu)所占用的芯片面積,VESD為ESD耐壓測(cè)試的電壓。
表1 3種ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)所占用的芯片面積和實(shí)際ESD耐壓測(cè)試結(jié)果
對(duì)采用3種改進(jìn)的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)的芯片進(jìn)行ESD耐壓測(cè)試,結(jié)果如表1所示。從表1比較結(jié)果可以看出,全芯片ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)比二極管ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)所占用的芯片面積增加了16800μm2,面積增加的比例為16%,但ESD保護(hù)能力提高了2倍多;而跟可控硅整流器ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)相比,全芯片ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)所占的芯片面積只有可控硅整流器ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)的60%,但ESD保護(hù)能力卻提高了2000V,表明全芯片ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)具有最好的ESD保護(hù)能力。
2.3、3種結(jié)構(gòu)的ESD保護(hù)能力測(cè)試結(jié)果
用ESD模型之一的人體模型工業(yè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)HBMMIL—STD—883F3.15.7對(duì)采用以上3種改進(jìn)后的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)的電容式觸摸感應(yīng)檢測(cè)按鍵電路進(jìn)行ESD保護(hù)能力測(cè)試。以PS模式為例具體說(shuō)明測(cè)試方法如下:每種電路準(zhǔn)備3個(gè)樣品,這3個(gè)樣品首先必須通過(guò)功能的測(cè)試;電源腳懸空,地腳接低電平,其他所有管腳也都浮懸空,在某一個(gè)測(cè)試腳上施加正電壓來(lái)等效實(shí)際電路使用時(shí)所承受的正的ESD電壓,起始電壓為500V,以后每做一次測(cè)試電壓往上增加500V,也就是說(shuō)步進(jìn)電壓為500V;然后監(jiān)控該測(cè)試腳在施加ESD電壓前后的電流-電壓曲線(xiàn),通常采用包絡(luò)線(xiàn)法來(lái)判斷施加ESD電壓前后測(cè)試腳的電流-電壓曲線(xiàn)的變化。當(dāng)相對(duì)包絡(luò)線(xiàn)小于15%判斷為施加ESD電壓前后的電流-電壓曲線(xiàn)沒(méi)有變化,該管腳還可以承受更高的ESD電壓。繼續(xù)往上增加電壓,直到超出15%這個(gè)范圍,比如加到4500V,相對(duì)包絡(luò)線(xiàn)超出了15%,就表明該測(cè)試管腳已經(jīng)超過(guò)了ESD承受范圍,而這時(shí)所加的ESD電壓4500V的前一檔,也就是說(shuō)4000V就是該測(cè)試腳所能承受的最高ESD電壓;再對(duì)該測(cè)試腳進(jìn)行NS,PD和ND等其他3種模式的測(cè)試,如果4種模式都能通過(guò)4000V,并且經(jīng)過(guò)ESD打擊后電路的功能沒(méi)有改變,還要3個(gè)樣品都能重復(fù)該試驗(yàn),這才表示這個(gè)管腳的ESD耐壓為4000V.
通常ESD水平分為三級(jí):一級(jí)為0~1999V;二級(jí)為2000~3999V;三級(jí)為4000~8000V.對(duì)于一些特殊的應(yīng)用,ESD耐壓要求超過(guò)10000V,那就是在三級(jí)的基礎(chǔ)上繼續(xù)往上增加ESD電壓,直到所加電壓超過(guò)10000V,并且測(cè)試腳的電流-電壓曲線(xiàn)沒(méi)有變化,表明該芯片的ESD耐壓可以高達(dá)10000V.
3、結(jié)語(yǔ)
電容式觸摸感應(yīng)檢測(cè)按鍵電路要求具有特別高的ESD保護(hù)能力,因此必須采用有效的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)。本文列舉了二極管加電阻、可控硅整流器和全芯片等3種ESD保護(hù)結(jié)構(gòu),并重點(diǎn)針對(duì)電容式觸摸感應(yīng)檢測(cè)按鍵電路的結(jié)構(gòu)和工藝特點(diǎn),提出了對(duì)這3種保護(hù)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)措施。結(jié)果表明經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的3種ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)在保護(hù)能力、芯片面積的利用率以及可靠性等方面都有了非常好的提升,其中全芯片ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)占用的芯片面積最小,且針對(duì)所有ESD測(cè)試模式都有最好的ESD保護(hù)能力,這種結(jié)構(gòu)可以推廣到其他類(lèi)型集成電路的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。
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