靜電放電箝制電路的制作方法
【專利摘要】一種靜電放電箝制電路，包括一阻容電路、一第一晶體管、一第二晶體管、一靜電放電傳導(dǎo)單元與一反相器。第一晶體管設(shè)有一柵極與一漏極，分別耦接該阻容電路與該靜電放電傳導(dǎo)單元的一控制端。反相器有一輸入端，耦接該控制端。第二晶體管設(shè)有一漏極與一柵極，分別耦接該控制端與該反相器的一輸出端。第一與第二晶體管的柵極相互絕緣；并且，第一晶體管的柵極與該輸出端相互絕緣。
【專利說明】靜電放電箝制電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種靜電放電01箝制電路，且特別是關(guān)于一種可改善靜電放電保護(hù)表現(xiàn)的靜電放電箝制電路。

【背景技術(shù)】
[0002]對半導(dǎo)體裝置而言，如集成電路、晶粒、芯片、片上系統(tǒng)(30(:, 878^6111 011 等等，靜電放電保護(hù)是不可或缺的。半導(dǎo)體裝置設(shè)有導(dǎo)電接口，如金屬針腳或焊球等，用于信號輸入/輸出與電源供應(yīng)；然而，此導(dǎo)電接口也會為外來的靜電放電電荷提供傳導(dǎo)路徑，使其可被傳導(dǎo)至半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部電路，如核心器件((16^1(36)/元件(6161116111:)，像是晶體管。為了保護(hù)內(nèi)部電路免遭靜電放電破壞，半導(dǎo)體裝置會裝備有靜電放電箝制電路。
[0003]靜電放電箝制電路布署于諸電源軌線(即冊!" 1-811)之間，這些電源軌線用以為半導(dǎo)體裝置傳導(dǎo)供應(yīng)電源；當(dāng)靜電放電襲擊半導(dǎo)體裝置并快速地在諸電源軌線之間累積出極大電壓差時，靜電放電箝制電路應(yīng)可在諸電源軌線之間提供一暫時性的低阻抗路徑，以使靜電放電的電荷可由一電源軌線釋放至另一電源軌線，讓諸電源軌線間的電壓差可被箝制在一可耐受的臨限值之下，例如說是一核心器件應(yīng)力電壓。另一方面，當(dāng)半導(dǎo)體裝置正常啟動而在諸電源軌線間建立供應(yīng)電壓時，靜電放電箝制電路應(yīng)可在諸電源軌線間停止導(dǎo)通。
[0004]請參考圖1與圖2，其分別示意兩已知的靜電放電箝制電路10與20。靜電放電箝制電路10與20耦接于兩電源軌線的節(jié)點叭1與叭2之間，此兩電源軌線分別用以傳輸供應(yīng)電壓700與％3。靜電放電箝制電路10包括一電阻81、一電容與一晶體管IX，例如一II溝道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。晶體管冊^具有一柵極、一漏極與一源極，分別稱接節(jié)點1181、鮮1與鮮2。當(dāng)靜電放電事件發(fā)生而使節(jié)點鮮1的電壓快速升高(對比于節(jié)點1^2電壓)時，節(jié)點叩1的電壓亦隨之升高，因而使晶體管姻開啟(1:111-11 011)，并將節(jié)點鮮1導(dǎo)通至節(jié)點1^2，以實現(xiàn)靜電放電箝制。在正常啟動時，電容有足夠的時間來充電累積節(jié)點叭1與1181間的電壓差，使節(jié)點1181的電壓可以實質(zhì)相等于節(jié)點1^2的電壓，以便讓晶體管姻維持關(guān)閉。
[0005]除了傳導(dǎo)靜電放電的晶體管麗、一電阻82與一電容02之外，靜電放電箝制電路20還包括有兩晶體管與胞1，形成一反相器22。晶體管鄴1與胞1的柵極共同耦接至一節(jié)點1180，晶體管姻的柵極則稱接至一節(jié)點叩丨。當(dāng)靜電放電事件發(fā)生而使節(jié)點鮮1的電壓快速上升(相對于節(jié)點1^2)時，因為電容02的響應(yīng)不及，節(jié)點1180的電壓會維持與節(jié)點1^2的電壓相近，使晶體管1=1與分別關(guān)閉與開啟；節(jié)點1181的電壓會被導(dǎo)通的晶體管拉高，進(jìn)而觸發(fā)晶體管姻在節(jié)點1^1與1^2間導(dǎo)通，實現(xiàn)靜電放電箝制。在正常啟動時，電容02有足夠的時間來充電累積節(jié)點1^2與11的間的電壓差，故節(jié)點11的的電壓可在實質(zhì)上維持與節(jié)點鮮1相等；如此，晶體管1111就會開啟而在節(jié)點1181與鮮2間導(dǎo)通，以便讓晶體管姻保持關(guān)閉。
[0006]一些美國專利，如美國專利號5946177、7570468與7164565等，亦揭露了不同種類的靜電放電箝制電路。然而，前述現(xiàn)有技術(shù)均無法延長靜電放電保護(hù)的期間。以典型靜電放電箝制電路20(圖2)為例，在靜電放電事件開始后，等節(jié)點110的電壓由高轉(zhuǎn)低時，靜電放電箝制電路20終究會中止靜電放電保護(hù)。因為節(jié)點110的電壓受控于反相器22，節(jié)點11^1的電壓轉(zhuǎn)態(tài)取決于反相器22的轉(zhuǎn)移曲線然而，反相器22的轉(zhuǎn)移曲線會存在一個讓晶體管與1111皆開啟導(dǎo)通的區(qū)間，影響靜電放電保護(hù)的延續(xù)期間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為克服已知技術(shù)的缺點，本發(fā)明的一目的提供一種靜電放電箝制電路，其包括一阻容(此)電路、一第一晶體管、一第二晶體管、一反相器與一靜電放電傳導(dǎo)單兀。阻容電路包括一第一端、一第二端與一檢測端，第一端與第二端分別耦接至一第一電源節(jié)點與一第二電源節(jié)點。第一晶體管包括一第一源極、一第一柵極與一第一漏極；第一源極與第一柵極分別耦接至該第一電源節(jié)點與該檢測端。靜電放電傳導(dǎo)單元包括一第三端、一第四端與一控制端，分別耦接該第一電源節(jié)點、該第二電源節(jié)點與該第一漏極，其中，靜電放電傳導(dǎo)單元可依據(jù)該控制端的信號而選擇性地在該第三端與該第四端間導(dǎo)通。反相器包括一輸入端與一輸出端；該輸入端I禹接該控制端。第二晶體管包括一第二源極、一第二柵極與一第二漏極，分別耦接該第二電源節(jié)點、反相器輸出端與該控制端。其中，第一柵極與第二柵極相互絕緣(亦即，電路上的開路)，且該反相器輸出端與該第一柵極亦相互絕緣。一實施例中，第一晶體管與第二晶體管分別為一？溝道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管與一!1溝道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。
[0008]一實施例中，該反相器包括一第三晶體管與一第四晶體管。第三晶體管包括一第三源極、一第三柵極與一第三漏極，分別耦接該第一電源節(jié)點、該輸入端與該輸出端。第四晶體管包括一第四源極、一第四柵極與一第四漏極，分別耦接該第二電源節(jié)點、該輸入端與該輸出端。
[0009]一實施例中，該靜電放電傳導(dǎo)單元包括一第五晶體管，其包括一第五源極、一第五柵極與一第五漏極，分別耦接該第二電源節(jié)點、該控制端與該第一電源節(jié)點。
[0010]一實施例中，該阻容電路包括一電阻與一電容。該電阻耦接于該第一電源節(jié)點與該檢測端之間，該電容則耦接于該檢測端與該第二電源節(jié)點之間。
[0011]為了對本發(fā)明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉優(yōu)選實施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下:

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1與圖2分別繪示兩種傳統(tǒng)的靜電放電箝制電路。
[0013]圖3繪示的是依照本發(fā)明一實施例的靜電放電箝制電路。
[0014]圖4比較不同靜電放電箝制電路的靜電放電保護(hù)表現(xiàn)。
[0015]【符號說明】
[0016]10、20、30:靜電放電箝制電路
[0017]22、32:反相器
[0018]34:阻容電路
[0019]36:靜電放電傳導(dǎo)單元
[0020]40-50:曲線
[0021]町、尺2、尺3:電阻
[0022]:電容
[0023]:晶體管
[0024]鮮1-鮮2、叩0-叩1、111-112、II八-110:節(jié)點
[0025]700、％3:供應(yīng)電壓

【具體實施方式】
[0026]請參考圖3，其所示意的是依據(jù)本發(fā)明一實施例的靜電放電箝制電路30。靜電放電箝制電路30包括一阻容電路34、兩晶體管1？1與麗1、一反相器32與一靜電放電傳導(dǎo)單元36。阻容電路34包括三端，分別耦接節(jié)點II1、112與冗。舉例而言，節(jié)點II1與112可分別視為兩電源軌線的兩電源節(jié)點，這兩電源軌線分別傳輸兩供應(yīng)電壓與而節(jié)點!^則可視為一檢測端。晶體管1？“如一 ？溝道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管)包括一源極、一柵極與一漏極，分別耦接節(jié)點111、冗與II八。靜電放電傳導(dǎo)單元36包括三端，分別耦接節(jié)點111、112與“；節(jié)點“可被視為一控制端，且靜電放電傳導(dǎo)單元36可依據(jù)節(jié)點“的信號選擇性地在節(jié)點111與112間導(dǎo)通。反相器32包括一輸入端與一輸出端，分別耦接節(jié)點“與118。晶體管麗1有一源極、一柵極與一漏極，分別耦接節(jié)點!12、沛與“。請注意，晶體管即1與麗1的柵極(分別在節(jié)點11(:與沛)相互絕緣，反相器32的輸出端(在節(jié)點沛)與晶體管
的柵極(在節(jié)點冗)亦相互絕緣。
[0027]反相器32可包括兩晶體管腿^2與麗2。晶體管腿(如一 ？溝道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管)具有一源極、一柵極與一漏極，分別耦接節(jié)點111、“與118。晶體管麗2亦具有一源極、一柵極與一漏極，分別耦接節(jié)點112、“與!18。
[0028]一實施例中，靜電放電傳導(dǎo)單元36包括一 II溝道晶體管1吧，其具有一源極、一柵極與一漏極，分別耦接節(jié)點112、“與!11。靜電放電傳導(dǎo)單元36也可由他種可受控而選擇性導(dǎo)通的元件形成，例如娃控整流器81110011-00111:1-0116(10
[0029]阻容電路34包括一電阻83與一電容03。電阻83耦接于節(jié)點=1與冗之間，電容03則耦接于節(jié)點冗與112之間。
[0030]當(dāng)靜電放電事件發(fā)生并驟然提高節(jié)點!11的電壓時，節(jié)點!^的電壓相對為低，因為電容03會延滯節(jié)點…的電壓變化。如此，晶體管1？1就會開啟“11111 011)而在節(jié)點111與II八間導(dǎo)通，使節(jié)點II八的電壓亦升高，追隨節(jié)點的電壓。據(jù)此，晶體管麗3便會開啟而在節(jié)點111與=2間導(dǎo)通，實現(xiàn)靜電放電箝制的功能。在此同時，反相器32會回應(yīng)節(jié)點II八的高電壓而在節(jié)點118維持低電壓，故晶體管麗1維持為關(guān)閉不導(dǎo)通。節(jié)點118與冗間的絕緣可協(xié)助延展靜電放電保護(hù)期間(如晶體管麗3維持導(dǎo)通的期間)，因為晶體管麗1要先等晶體管1？1關(guān)閉、反相器32轉(zhuǎn)態(tài)，然后晶體管麗1才會導(dǎo)通而將晶體管麗3關(guān)閉。
[0031]在正常啟動時，阻容電路34有足夠的時間可使節(jié)點冗的電壓追隨節(jié)點111上緩慢(相較于靜電放電)升高的供應(yīng)電壓，故晶體管1？1可維持關(guān)閉，晶體管麗1則會被開啟導(dǎo)通以防止靜電放電傳導(dǎo)單元36的導(dǎo)通。
[0032]請參考圖4，其是以曲線40至50來為數(shù)種相異靜電放電箝制電路的比較各自的靜電放電保護(hù)性能；圖4的橫軸為時間，縱軸為兩電源軌線的電壓差。因應(yīng)時間0開始的靜電放電事件，曲線40至50中的各曲線分別代表一對應(yīng)靜電放電箝制電路對電源軌線間電壓差的箝制功效會如何隨時間變化。曲線40示意的是本發(fā)明靜電放電箝制電路30(圖3)的靜電放電保護(hù)表現(xiàn)。曲線44與48分別示意靜電放電箝制電路10與20(圖1與圖2)的表現(xiàn)。曲線42、46與50分別模擬美國專利5946177、7164565與7570468的靜電放電箝制電路表現(xiàn)。如圖4所示，當(dāng)其他已知的靜電放電箝制電路還使核心器件暴露在高風(fēng)險區(qū)域(也就是電壓差大于核心器件應(yīng)力電壓的區(qū)域)時，本發(fā)明靜電放電箝制電路30可以更快速、更持久地將電壓差箝制在核心器件應(yīng)力電壓之下。
[0033]總結(jié)來說，相較于多種已知的靜電放電箝制電路，本發(fā)明靜電放電箝制電路可藉由適當(dāng)?shù)碾娐芳軜?gòu)與安排而改善靜電放電保護(hù)表現(xiàn)。再者，本發(fā)明靜電放電箝制電路也是面積高效的(虹一七一行丨46110，因美國專利5946177與7570468需要為額外元件耗用更多布局面積。
[0034]綜上所述，雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求書界定范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種靜電放電箝制電路，包含: 阻容電路(Re Circuit)，包含第一端、第二端與檢測端，該第一端與該第二端分別耦接至一第一電源節(jié)點與一第二電源節(jié)點； 第一晶體管，包含第一源極、第一柵極與第一漏極；該第一源極與該第一柵極分別耦接該第一電源節(jié)點與該檢測端； 靜電放電傳導(dǎo)單元，包含第三端、第四端與控制端，分別耦接該第一電源節(jié)點、該第二電源節(jié)點與該第一漏極；其中，該靜電放電傳導(dǎo)單元可依據(jù)該控制端的信號選擇性地于該第三端與該第四端間導(dǎo)通； 反相器，包含輸入端與輸出端，該輸入端耦接該控制端；以及 第二晶體管，包含第二源極、第二柵極與第二漏極，分別耦接該第二電源節(jié)點，該反相器的該輸出端與該控制端； 其中，該第一柵極與該第二柵極相互絕緣。
2.如權(quán)利要求1所述的靜電放電箝制電路，其中該反相器的該輸出端與該第一柵極相互絕緣。
3.如權(quán)利要求1所述的靜電放電箝制電路，其中該反相器包含: 第三晶體管，包含第三源極、第三柵極與第三漏極，分別耦接該第一電源節(jié)點、該輸入端與該輸出端；以及 第四晶體管，包含第四源極、第四柵極與第四漏極，分別耦接該第二電源節(jié)點、該輸入端與該輸出端。
4.如權(quán)利要求1所述的靜電放電箝制電路，其中該靜電放電傳導(dǎo)單元包含第五晶體管；該第五晶體管包含第五源極、第五柵極與第五漏極，分別耦接該第二電源節(jié)點、該控制端與該第一電源節(jié)點。
5.如權(quán)利要求1所述的靜電放電箝制電路，其中該阻容電路包含: 電阻，耦接于該第一電源節(jié)點與該檢測端之間，以及 電容，耦接于該檢測端與該第二電源節(jié)點之間。
6.如權(quán)利要求1所述的靜電放電箝制電路，其中該第一晶體管與該第二晶體管分別為P溝道晶體管與η溝道晶體管。
【文檔編號】H01L27/02GK104348148SQ201410383626
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月6日
【發(fā)明者】楊財銘, 陳彥中, 徐仁泰, 李易霖 申請人:創(chuàng)意電子股份有限公司, 臺灣積體電路制造股份有限公司