專(zhuān)利名稱(chēng)：實(shí)時(shí)正確驅(qū)動(dòng)的靜電放電保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種靜電放電保護(hù)裝置，特別涉及一種避免遲滯或不正常觸發(fā)的靜電放電保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
柵接地(gate-ground)N型(ggN)或P型(ggP)金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)的結(jié)構(gòu)，一般應(yīng)用在現(xiàn)今深亞微米的集成電路的靜電放電保護(hù)的裝置組件，其主要特征在于它的寄生雙極(bipolar)組件特性，當(dāng)瞬間高電壓發(fā)生時(shí)，其寄生雙極將被觸發(fā)而適當(dāng)?shù)貙?dǎo)引其高電壓所產(chǎn)生的高電流至Vss或Vdd。
圖1所示為一般用作靜電放電保護(hù)的柵接地N型或P型金屬氧化物半導(dǎo)體的線路結(jié)構(gòu)示意圖。輸入端110經(jīng)過(guò)一靜電放電保護(hù)裝置與電阻112后輸出至內(nèi)部電路113，其中靜電放電保護(hù)裝置包含一ggNMOS 115與一ggPMOS 117。當(dāng)輸入端110有一瞬間正向高電壓時(shí)，會(huì)激活ggNMOS 115中的寄生雙極組件，使高電流導(dǎo)引至Vss。當(dāng)輸入端110有一瞬間反向高電壓時(shí)，會(huì)激活ggPMOS117中的寄生雙極組件，使高電流導(dǎo)引至Vdd。圖2所示則為圖1的應(yīng)用原理。當(dāng)一靜電放電事件發(fā)生在一輸入端110的墊(pad)時(shí)，ggNMOS 115或ggPMOS 117將被觸發(fā)，并進(jìn)入驟轉(zhuǎn)區(qū)域(snapback region)，在這個(gè)驟轉(zhuǎn)區(qū)域中，ggNMOS115或ggPMOS 117將夾持橫跨其本身的一低電位電壓并維持一高電流，因此此靜電放電電流可以有效地導(dǎo)引出去。
然而，上述靜電放電保護(hù)裝置無(wú)法有效地確保用作靜電放電保護(hù)的用的ggNMOS或ggPMOS能夠被實(shí)時(shí)觸發(fā)，因此當(dāng)一靜電放電事件發(fā)生時(shí)，仍有可能因ggNMOS或ggPMOS無(wú)法被實(shí)時(shí)觸發(fā)而導(dǎo)致內(nèi)部組件的損毀。

發(fā)明內(nèi)容
對(duì)于上述，欲確保用作靜電放電保護(hù)的ggNMOS或ggPMOS能夠被實(shí)時(shí)觸發(fā)，本發(fā)明提供一種靜電放電保護(hù)裝置，利用在靜電放電保護(hù)裝置中加入電阻的方式，可避免遲滯觸發(fā)靜電放電保護(hù)裝置。
對(duì)于上述，同時(shí)欲避免電路系統(tǒng)的噪聲所導(dǎo)致的不正常觸發(fā)，本發(fā)明提供一種靜電放電保護(hù)裝置，除了加入電阻外，再配以控制柵氧化層電容與密勒(Miller)電容的晶體管，可確保靜電放電保護(hù)裝置不會(huì)受到噪聲等的觸發(fā)。
根據(jù)上述，一種靜電放電保護(hù)裝置，包含一第一金屬氧化物半導(dǎo)體與一第二金屬氧化物半導(dǎo)體，兩者的導(dǎo)電性不同且一端共同連接至一輸入端墊。第一金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極串聯(lián)至一穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)后再接至一工作電壓，第二金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極串聯(lián)至另一穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)后再接地。其中當(dāng)一靜電壓從輸入端墊輸入時(shí)，穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)使得對(duì)應(yīng)的金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極具有一感應(yīng)驅(qū)動(dòng)電位以驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的金屬氧化物半導(dǎo)體。其中穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)可以為一電阻，或由第三金屬氧化物半導(dǎo)體串聯(lián)電阻所組成。
本發(fā)明的有益效果為可避免靜電放電事件發(fā)生時(shí)，保護(hù)裝置由于無(wú)法被實(shí)時(shí)觸發(fā)而導(dǎo)致內(nèi)部組件的損毀。


圖1為一般用作靜電放電保護(hù)的柵接地N型或P型金屬氧化物半導(dǎo)體的線路裝置示意圖。
圖2則為圖1的應(yīng)用原理。
圖3為本發(fā)明的一實(shí)施例用作靜電放電保護(hù)的柵接地N型或P型金屬氧化物半導(dǎo)體的線路裝置示意圖。
圖4與圖5為圖3中實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置應(yīng)用原理。
圖6為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的電路示意圖。
圖7、圖8與圖9為圖6中實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置應(yīng)用原理。
圖10、圖11與圖12為圖6中實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置另一應(yīng)用原理。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明10輸入端12電阻13內(nèi)部電路15ggNMOS16電阻17ggPMOS18電阻20NMOS21PMOS110輸入端112電阻
113內(nèi)部電路115gNMOS117ggPMOS具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的有益效果。
一種靜電放電保護(hù)裝置，包含一P型金屬氧化物半導(dǎo)體與一N型金屬氧化物半導(dǎo)體，兩者的一端，例如源極或漏極共同連接至一輸入端墊。P型金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極串聯(lián)至一穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)后再接至一工作電壓，N型金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極串聯(lián)至另一穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)后再接地。其中當(dāng)一靜電壓從輸入端墊輸入時(shí)，穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)使得對(duì)應(yīng)的金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極具有一感應(yīng)驅(qū)動(dòng)電位以驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的金屬氧化物半導(dǎo)體。其中穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)可以為一電阻，或由第三金屬氧化物半導(dǎo)體串聯(lián)電阻所組成。
參照?qǐng)D3所示，輸入端10經(jīng)過(guò)一靜電放電保護(hù)裝置與電阻12后輸出至內(nèi)部電路13，其中靜電放電保護(hù)裝置包含一ggNMOS組件與一ggPMOS組件。于此實(shí)施例中，ggNMOS組件的ggNMOS 15的柵極于接地(GND)的前串聯(lián)一電阻16，ggPMOS組件的ggPMOS 17的柵極于接至Vdd的前串聯(lián)一電阻18，其中電阻16或電阻18的阻值以大于200歐姆者為佳。這樣的靜電放電保護(hù)裝置，在一瞬間高電壓的靜電放電事件發(fā)生時(shí)，可實(shí)時(shí)觸發(fā)靜電放電保護(hù)裝置，導(dǎo)引高電流至Vss或Vdd，即可避免因任何因素所致的遲滯激活靜電放電保護(hù)裝置。
圖4與圖5所示為圖3中實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置應(yīng)用原理。對(duì)照?qǐng)D3中的ggNMOS 15，圖4表示，當(dāng)瞬間高電壓的靜電放電事件發(fā)生時(shí)，在ggNMOS 15的一輸入端A點(diǎn)(源極或漏極)會(huì)瞬間產(chǎn)生一高電壓。對(duì)于一般的靜電放電保護(hù)裝置，ggNMOS的柵極的電位也為0，然而在這個(gè)實(shí)施例中，如圖5所示，ggNMOS 15的柵極B點(diǎn)可同時(shí)感應(yīng)一瞬間電位，此一感應(yīng)瞬間電位足以驅(qū)動(dòng)ggNMOS 15，使得靜電放電保護(hù)裝置可實(shí)時(shí)導(dǎo)引高電流至Vss或Vdd。相同的原理也適用于ggPMOS 17與電阻18上。
圖6為本發(fā)明的另一實(shí)施例的電路示意圖。在這個(gè)實(shí)施例中，除了考慮避免靜電放電保護(hù)裝置的遲滯被觸發(fā)的情形外，也可避免不正常的觸發(fā)情形。與圖3的電路架構(gòu)的不同之處在于ggNMOS組件的ggNMOS 15的柵極在接地(GND)之前，先串聯(lián)一相反電性PMOS 21的一輸入端(源極或漏極)，PMOS 21的柵極才串聯(lián)電阻16。相似地，ggPMOS組件的ggPMOS 17的柵極于接至Vdd的前，先串聯(lián)一相反電性NMOS 20的一輸入端(源極或漏極)，NMOS 20的柵極才串聯(lián)電阻18。在這個(gè)實(shí)施例中，利用適當(dāng)設(shè)計(jì)過(guò)的ggNMOS 15、PMOS 21、ggPMOS 17與NMOS20，使得其柵氧化層電容(gate oxide capacitance)對(duì)密勒電容(Miller capacitance)的比例在一定的范圍，例如1至5之間。要說(shuō)明的是，所謂的柵氧化層電容，是指MOS的柵極與底材之間的一電容值，而密勒電容，則是指柵極與柵極相鄰的底材中摻雜區(qū)之間的一電容值。
圖7、圖8與圖9所示為圖6中實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置應(yīng)用原理。對(duì)照?qǐng)D6中的ggNMOS15、PMOS 21與電阻16，圖7所示，當(dāng)一小于一般靜電放電的噪聲脈沖事件發(fā)生時(shí)，于ggNMOS15的一輸入端A點(diǎn)(源極或漏極)會(huì)瞬間產(chǎn)生一感應(yīng)電壓VA。如圖8所示，于ggNMOS 15的柵極端B點(diǎn)的感應(yīng)電壓VB會(huì)小于感應(yīng)電壓VA。參照?qǐng)D9，于PMOS 21的柵極端C點(diǎn)的感應(yīng)電壓VC更會(huì)進(jìn)一步減小而接近0。當(dāng)C點(diǎn)的感應(yīng)電壓VC為0電壓時(shí)，PMOS 21為自然導(dǎo)通，B點(diǎn)為接地，則ggNMOS 15不會(huì)被觸發(fā)。相同的應(yīng)用原理也適用于ggPMOS 17、NMOS 20與電阻18。根據(jù)上述，不正常的噪聲脈沖事件發(fā)生時(shí)，ggNMOS 15或ggPMOS 17不會(huì)被不正常地觸發(fā)。
圖10、圖11與圖12所示為圖6中實(shí)施例的靜電放電保護(hù)裝置另一應(yīng)用原理。對(duì)照?qǐng)D6中的ggNMOS 15、PMOS 21與電阻16，圖10表示，當(dāng)一靜電放電事件發(fā)生時(shí)，于ggNMOS 15的一輸入端A點(diǎn)(源極或漏極)會(huì)瞬間產(chǎn)生一感應(yīng)電壓VA。如圖11所示，于ggNMOS 15的柵極端B點(diǎn)的感應(yīng)電壓VB會(huì)小于感應(yīng)電壓VA且逐漸遞減至0。參照?qǐng)D12，于PMOS 21的柵極端C點(diǎn)的感應(yīng)電壓VC更會(huì)進(jìn)一步減小且逐漸遞減至0。當(dāng)C點(diǎn)的感應(yīng)電壓VC為瞬間高電壓時(shí)，PMOS21會(huì)被關(guān)掉，其將如同一電阻，此時(shí)B點(diǎn)的電位足以觸發(fā)ggNMOS 15作動(dòng)。相同的應(yīng)用原理也適用于ggPMOS 17、NMOS 20與電阻18。根據(jù)上述，靜電放電事件發(fā)生時(shí)，ggNMOS 15或ggPMOS17可被實(shí)時(shí)觸發(fā)而不遲滯。
以上所述的實(shí)施例僅為了說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，本專(zhuān)利的范圍并不僅局限于上述具體實(shí)施例，即凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)時(shí)正確驅(qū)動(dòng)的靜電放電保護(hù)裝置，包括一第一金屬氧化物半導(dǎo)體，所述第一金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極串聯(lián)至一第一穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)后再接至一工作電壓；以及一第二金屬氧化物半導(dǎo)體，所述第二金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極串聯(lián)至一第二穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)后再接地，其中所述第一金屬氧化物半導(dǎo)體的導(dǎo)電性不同于所述第二金屬氧化物半導(dǎo)體的導(dǎo)電性，所述第一金屬氧化物半導(dǎo)體的一端與所述第二金屬氧化物半導(dǎo)體的一端共同連接至一輸入端墊；其中當(dāng)一靜電壓從所述輸入端墊輸入時(shí)，所述第一穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)或所述第二穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)的可以使得對(duì)應(yīng)的所述第一金屬氧化物半導(dǎo)體或所述第二金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極具有一感應(yīng)驅(qū)動(dòng)電位以驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的所述第一金屬氧化物半導(dǎo)體或所述第二金屬氧化物半導(dǎo)體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)裝置，其特征在于所述第一穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)或所述第二穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)包含一電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜電放電保護(hù)裝置，其特征在于所述第一穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)還包含一第三金屬氧化物半導(dǎo)體，所述第三金屬氧化物半導(dǎo)體的一端串聯(lián)所述第一金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極，且所述第三金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極串聯(lián)所述電阻的一端，所述第三金屬氧化物半導(dǎo)體的導(dǎo)電性不同于所述第一金屬氧化物半導(dǎo)體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的靜電放電保護(hù)裝置，其特征在于所述第一金屬氧化物半導(dǎo)體的另一端、所述第三金屬氧化物半導(dǎo)體的另一端與所述電阻的另一端連接至所述工作電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜電放電保護(hù)裝置，其特征在于所述第二穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)還包含一第三金屬氧化物半導(dǎo)體，所述第三金屬氧化物半導(dǎo)體的一端串聯(lián)所述第二金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極，且所述第三金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極串聯(lián)所述電阻的一端，所述第三金屬氧化物半導(dǎo)體的導(dǎo)電性不同于所述第二金屬氧化物半導(dǎo)體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的靜電放電保護(hù)裝置，其特征在于所述第二金屬氧化物半導(dǎo)體的另一端、所述第三金屬氧化物半導(dǎo)體的另一端與所述電阻的另一端都接地。
7.一種實(shí)時(shí)正確驅(qū)動(dòng)的靜電放電保護(hù)裝置，包括一P型金屬氧化物半導(dǎo)體，其柵極串聯(lián)至一第一穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)后再接至一工作電壓；以及一N型金屬氧化物半導(dǎo)體，其柵極串聯(lián)至一第二穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)后再接地，其中所述P型金屬氧化物半導(dǎo)體的一端與所述N型金屬氧化物半導(dǎo)體的一端共同連接至一輸入端墊；其中當(dāng)一靜電壓從所述輸入端墊輸入時(shí)，所述第一穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)與所述第二穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)的任一使得對(duì)應(yīng)的所述P型金屬氧化物半導(dǎo)體或所述N型金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極具有一感應(yīng)驅(qū)動(dòng)電位以驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的所述P型金屬氧化物半導(dǎo)體或所述N型金屬氧化物半導(dǎo)體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的靜電放電保護(hù)裝置，其特征在于所述P型金屬氧化物半導(dǎo)體或所述N型金屬氧化物半導(dǎo)體的一個(gè)柵氧化層電容與一密勒電容的比例大致為1至5。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的靜電放電保護(hù)裝置，其特征在于所述第一穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)或所述第二穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)包含一電阻。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的靜電放電保護(hù)裝置，其特征在于所述第一穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)還包含一穩(wěn)壓金屬氧化物半導(dǎo)體，所述穩(wěn)壓金屬氧化物半導(dǎo)體的一端串聯(lián)所述P型金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極，且所述穩(wěn)壓金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極串聯(lián)所述電阻的一端，所述穩(wěn)壓金屬氧化物半導(dǎo)體的導(dǎo)電性不同于所述P型金屬氧化物半導(dǎo)體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的靜電放電保護(hù)裝置，其特征在于所述穩(wěn)壓金屬氧化物半導(dǎo)體的一柵氧化層電容與一密勒電容的比例大致為1至5。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的靜電放電保護(hù)裝置，其特征在于所述P型金屬氧化物半導(dǎo)體的另一端、所述穩(wěn)壓金屬氧化物半導(dǎo)體的另一端與所述電阻的另一端連接至所述工作電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的靜電放電保護(hù)裝置，其特征在于所述第二穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)更包含一穩(wěn)壓金屬氧化物半導(dǎo)體，所述穩(wěn)壓金屬氧化物半導(dǎo)體的一端串聯(lián)所述N型金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極，且所述穩(wěn)壓金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極串聯(lián)所述電阻的一端，所述穩(wěn)壓金屬氧化物半導(dǎo)體的導(dǎo)電性不同于所述N型金屬氧化物半導(dǎo)體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的靜電放電保護(hù)裝置，其特征在于所述穩(wěn)壓金屬氧化物半導(dǎo)體的一柵氧化層電容與一密勒電容的比例大致為1至5。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的靜電放電保護(hù)裝置，其特征在于所述N型金屬氧化物半導(dǎo)體的另一端、所述穩(wěn)壓金屬氧化物半導(dǎo)體的另一端與所述電阻的另一端連接至地。
全文摘要
本發(fā)明提供一種實(shí)時(shí)正確驅(qū)動(dòng)的靜電放電保護(hù)裝置，它包含兩個(gè)不同導(dǎo)電性的金屬氧化物半導(dǎo)體，兩者的一端共同連接至一輸入端墊。其中的一個(gè)金屬氧化物半導(dǎo)體的的柵極串聯(lián)至一穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)后再接至一工作電壓，另一個(gè)金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極串聯(lián)至另一穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)后再接地。當(dāng)一靜電壓從輸入端墊輸入時(shí)，穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)使得對(duì)應(yīng)的金屬氧化物半導(dǎo)體的柵極具有一感應(yīng)驅(qū)動(dòng)電位以驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的金屬氧化物半導(dǎo)體。其中穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)可以為一電阻，或由第三金屬氧化物半導(dǎo)體串聯(lián)電阻所組成。上述的靜電放電保護(hù)裝置可避免遲滯驅(qū)動(dòng)的情形發(fā)生，還也可以避免噪聲的不正常驅(qū)動(dòng)。
文檔編號(hào)H01L23/58GK1700463SQ20041001845
公開(kāi)日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2004年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月19日
發(fā)明者高榮正, 黃圣揚(yáng) 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司