專利名稱：低電容的靜電放電保護(hù)設(shè)計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于低電容靜電放電保護(hù)電路，特別有關(guān)于將靜電放電保護(hù)檢
測電路設(shè)置于VDD和VSS之間的低電容靜電放電保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
通常而言，集成電路需要靜電放電保護(hù)(electrostatic discharge, ESD) 電路的保護(hù)，以避免內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)被突來的靜電放電電壓破壞。圖1表示公 知技術(shù)的靜電放電保護(hù)電路100的電路圖。如圖1所示，靜電放電保護(hù)電路 100包含一第一靜電放電保護(hù)元件101、 一第二靜電放電保護(hù)元件103、 一電 阻元件105。第一靜電放電保護(hù)元件101以及第二靜電放電保護(hù)元件103通 ?？衫媒饘傺趸锇雽?dǎo)體晶體管、二極管或硅控整流器(Silicon Controlled. Rectifier, SCR)等實(shí)施。靜電放電保護(hù)電路100連接于一連接 焊點(diǎn)107以及一內(nèi)部電路109,用以防止靜電放電電流從連接焊點(diǎn)107流至 內(nèi)部電路109。 一般而言，從連接焊點(diǎn)107進(jìn)入的靜電放電電壓會(huì)從第一靜 電放電保護(hù)元件101或第二靜電放電保護(hù)元件103被導(dǎo)掉，然而若電阻105 太小時(shí)電流會(huì)流經(jīng)電阻105而進(jìn)入內(nèi)部電路109，進(jìn)而造成內(nèi)部電路109的 損壞，反之若電阻105太大，雖然內(nèi)部電路109可較易被保護(hù)，但同時(shí)也造 成電路延遲增加不易高速操作的問題。
除了上述的缺點(diǎn)外，隨著電路設(shè)計(jì)的進(jìn)步，原先的靜電放電保護(hù)電路已 經(jīng)無法提供妥善的保護(hù)，因此新的靜電放電保護(hù)電路不斷的發(fā)展出來。圖2 表示另一公知技術(shù)的靜電放電保護(hù)電路200的電路圖，其公開于美國專利公開號(hào)US 2003/0042498的專利中。如圖2所示，靜電》丈電保護(hù)電路200包含 一靜電放電檢測電路201，其連接至一輸入焊點(diǎn)203以及一內(nèi)部電路205，用 以檢測是否有一靜電放電電壓產(chǎn)生，若有的話則產(chǎn)生一觸發(fā)信號(hào)(電壓或電 流)使靜電放電保護(hù)元件207導(dǎo)通以把靜電放電電壓排除。在此例中，靜電 放電保護(hù)元件207包含一N型金屬氧化物半導(dǎo)體211以及一硅控整流器213。 靜電放電保護(hù)電路200的其他詳細(xì)動(dòng)作與結(jié)構(gòu)已公開于上述美國專利中，故
在此不再贅述。
然而，如圖2所示，靜電放電檢測電路201具有一電容209,且N型金 屬氧化物半導(dǎo)體211亦會(huì)具有一電容C。因此會(huì)影響從輸入焊點(diǎn)203輸入的 信號(hào)質(zhì)量，且這樣的情況在高速傳輸?shù)碾娐诽貏e明顯。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提出一種靜電放電保護(hù)電路，其將靜電放電檢測電路置于 VDD和VSS之間以降低寄生電容。
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種靜電放電保護(hù)電路，其包含 一靜電放電檢 測電路，連接于一第一電壓源和一第二電壓源之間，用來4企測一靜電;^電電 壓以產(chǎn)生一觸發(fā)信號(hào)；以及一靜電放電保護(hù)元件，具有一端連接第一電壓源 和第二電壓源其中之一，以及另一端連接一輸入焊點(diǎn)，靜電放電保護(hù)元件依 據(jù)觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行靜電放電保護(hù)。此靜電放電保護(hù)電路可還包含一靜電放電箝 制元件，連接于第一電壓源、第二電壓源以及靜電放電檢測電路，用來依據(jù) 觸發(fā)信號(hào)動(dòng)作。
通過上述的電路，可降低靜電放電檢測電路的寄生電容對輸入焊點(diǎn)輸入 信號(hào)的影響，使此電路可應(yīng)用于高速輸入輸出接口電路。


圖1表示公知技術(shù)的靜電放電保護(hù)電路100的電路圖。 圖2表示公知技術(shù)的靜電放電保護(hù)電路200的電路圖。 圖3表示根據(jù)本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例的低電容靜電放電保護(hù)電路的電 路圖。
圖4表示圖3所示的低電容靜電放電保護(hù)電路的詳細(xì)圖。 圖5表示根據(jù)本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例的低電容靜電放電保護(hù)電路的電 路圖。
圖6表示根據(jù)本發(fā)明的第三較佳實(shí)施例的低電容靜電放電保護(hù)電路的電 路圖。
主要元件符號(hào)說明
100， 200靜電》文電保護(hù)電路
300， 600低電容靜電放電保護(hù)電路
101第一靜電放電保護(hù)元件
103第二靜電放電保護(hù)元件
105電阻元4牛
107， 203， 309輸入焊點(diǎn)
109, 205， 311內(nèi)部電3各
201， 301, 503, 605靜電放電檢測電路
207靜電放電保護(hù)元件
209電容
211 N型金屬氧化物半導(dǎo)體
213硅控整流器
303靜電放電箝制元件
305, 503 P型硅控整流器
307, 603 二才及管
401 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管
403 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管
405電阻
407電容
501,601 N型硅控整流器
具體實(shí)施例方式
在說明書及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。所屬領(lǐng)域 中具有通常知識(shí)者應(yīng)可理解，硬件制造商可能會(huì)用不同的名詞來稱呼同 一個(gè) 元件。本說明書及權(quán)利要求并不以名稱的差異來作為區(qū)分元件的方式，而是 以元件在功能上的差異來作為區(qū)分的準(zhǔn)則。在通篇說明書及后續(xù)的請求當(dāng)中 所提及的"包含，，為一開放式的用語，故應(yīng)解釋成"包含但不限定于"。以夕卜， "連接" 一詞在此包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述 一第一裝置連接于一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接于該第二 裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例的低電容靜電放電保護(hù)電路300 的電路圖，其使用低電容的靜電放電保護(hù)設(shè)計(jì)。如圖3所示，低電容靜電放 電保護(hù)電^各300包含一靜電^:電^r測電路301、 一靜電;^文電箝制元件303、 一P型硅控整流器305以及一二才及管307,用以防止靜電》文電電流流入內(nèi)部電^各 311。靜電放電檢測電路301連接至一第一電壓源VDD以及一第二電壓源VSS， 用來檢測一靜電放電電壓(亦即一靜電放電現(xiàn)象發(fā)生時(shí))以產(chǎn)生一觸發(fā)信號(hào) Strig。 P型硅控整流器305依據(jù)觸發(fā)信號(hào)Strig進(jìn)行靜電放電保護(hù)(亦即導(dǎo) 出靜電放電電流)，在此實(shí)施例中觸發(fā)信號(hào)Strig為一觸發(fā)電流，用以控制P 型硅控整流器305。然而，P型硅控整流器305亦可以其他靜電放電保護(hù)元件 代替，若P型硅控整流器305為其他靜電放電保護(hù)元件，則觸發(fā)信號(hào)Strig 不限定為觸發(fā)電流。在本實(shí)施例中，靜電放電箝制元件303亦用以排除靜電 放電電壓所產(chǎn)生的靜電放電電流，亦由靜電放電檢測電路301的觸發(fā)信號(hào) Strig所控制。
低電容靜電放電保護(hù)電路300的詳細(xì)動(dòng)作可如下所述當(dāng)一靜電放電事 件發(fā)生，而輸入焊點(diǎn)309相對第二電壓源Vss為一正電壓時(shí)，靜電放電電流 由輸入焊點(diǎn)309進(jìn)入并經(jīng)由二極管307至第一電壓源VDD,再經(jīng)由靜電放電 檢測電路301流入靜電放電箝制元件303 (亦即由靜電放電檢測電路301產(chǎn) 生一觸發(fā)信號(hào)Strig給靜電放電箝制元件303)，并同時(shí)輸送靜電放電電流至 P型硅控整流器305 (亦即由靜電放電檢測電路301產(chǎn)生一觸發(fā)信號(hào)Strig給 P型硅控整流器305)。此時(shí)靜電放電箝制元件303得以導(dǎo)通以有效地排除由 第一電壓源VDD至第二電壓源VSS的靜電放電電流，而P型硅控整流器305 則利用靜電放電檢測電路301輸送的靜電放電電流降低了導(dǎo)通所需的觸發(fā)電 壓而加速導(dǎo)通速度，以更有效地排除由輸入焊點(diǎn)309至第二電壓源VSS的靜 電》文電電 流。
圖4表示圖3所示的低電容靜電放電保護(hù)電路的詳細(xì)圖，其使用低電容 的靜電放電保護(hù)設(shè)計(jì)。在此例中，靜電放電箝制元件303為一P型硅控整流 器，因此用以控制靜電放電箝制元件303的觸發(fā)信號(hào)Strig亦為一觸發(fā)電流。 而靜電放電檢測電路301包含一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管401、 一 N型 金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管403、 一電阻405以及一電容407。 P型金屬氧化物 半導(dǎo)體晶體管401的源極連接于第一電壓源VDD。 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體 管403的源極連接于第二電壓源VSS,且其柵極連接于P型金屬氧化物半導(dǎo) 體晶體管401的初財(cái)及。電阻405的一端連接于第一電壓源VDD，另一端連接 于P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管401以及N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管403 的柵極。電容407其一端連接于第二電壓源VSS，另一端連接于P型金屬氧
化物半導(dǎo)體晶體管401以及N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管403的柵極。須注 意的是，圖4所示的結(jié)構(gòu)僅用以舉例，并非用以限定本發(fā)明，其他可實(shí)現(xiàn)相 同功能的結(jié)構(gòu)亦應(yīng)包含在本發(fā)明之內(nèi)。
除了圖3所示的靜電保護(hù)電路300的外，根據(jù)本發(fā)明的靜電保護(hù)電路還 可以其他方式呈現(xiàn)。舉例來說，圖3所示的靜電保護(hù)電路300中的二極管307 可如圖5所示般以一 N型硅控整流器501取代。在此例中，P型硅控整流器 503以及N型硅控整流器501皆為靜電放電4企測電路505的觸發(fā)信號(hào)Strig (觸發(fā)電流)所控制。
或者，本發(fā)明的靜電保護(hù)電路亦可以圖6所示的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，如圖6所示， 靜電保護(hù)電路600具有一 N型硅控整流器601以及一二極管603。 N型硅控整 流器601連接至第一電壓源VDD以及輸入焊點(diǎn)602，其亦由才全測電3各605所 產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)Strig而導(dǎo)通。二極管603連接至輸入焊點(diǎn)602以及第二電 壓源VSS之間。圖5和圖6的動(dòng)作方式可由圖3的描述輕易推得，故在此不 再贅述。
須注意的是，雖然上述皆以P型或N型硅控整流器作說明，但并非用以 限定本發(fā)明，其他可受靜電放電檢測電路所控制的靜電放電保護(hù)元件如金屬 氧化物半導(dǎo)體場效晶體管等皆可運(yùn)用在本發(fā)明中。此外，由于靜電放電箝制 元件用以協(xié)助排除靜電放電電流，并非本發(fā)明的必要元件，因此根據(jù)本發(fā)明 的低電容靜電放電保護(hù)電路亦可不包含靜電放電箝制元件。
根據(jù)上述的電路，由于靜電放電檢測電路從輸入焊點(diǎn)與VSS之間被移至 VDD和VSS之間。因此可降低靜電放電檢測電路的寄生電容對輸入焊點(diǎn)輸入 信號(hào)的影響，使根據(jù)本發(fā)明的靜電放電檢測電路具備低寄生電容特性，可應(yīng) 用于高速輸入輸出接口電路。而且，由于靜電放電檢測電路從輸入焊點(diǎn)與VSS 之間被移除，故可節(jié)省芯片的使用面積。
而且，若使用硅控整流器作為靜電放電保護(hù)元件時(shí)，因相關(guān)技術(shù)已相當(dāng) 成熟(例如0. 13或更先進(jìn)CMOS制程)，因此不會(huì)受到傳統(tǒng)CMOS制程栓鎖作用 (Latch-up)的影響。而且，因?yàn)楣杩卣髌鞯牡途S持電壓(Holding Voltage) 已高于芯片工作中的最小電壓，因此將不再受到栓鎖的作用而影響整體芯片 的正常工作。更好的是，若使用P型硅控整流器，其耐受度比二極管來得佳， 且寄生電容比二極管更低。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所進(jìn)行的等效變化與修改，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1. 一種低電容靜電放電保護(hù)電路，其使用低電容的靜電放電保護(hù)設(shè)計(jì)，包含一靜電放電檢測電路，連接于一第一電壓源和一第二電壓源之間，用來檢測一靜電放電電壓以產(chǎn)生一觸發(fā)信號(hào)；以及一靜電放電保護(hù)元件，具有一端連接該第一電壓源和該第二電壓源其中之一，以及另一端連接一輸入焊點(diǎn)，該靜電放電保護(hù)元件依據(jù)該觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行靜電放電保護(hù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的低電容靜電放電保護(hù)電路，其中該靜電放電保護(hù) 元件為一硅控整流器。
3. 如權(quán)利要求2所述的低電容靜電放電保護(hù)電路，其中該硅控整流器為 一P型硅控整流器，其一端連接于該第二電壓源，且該低電容靜電放電保護(hù) 電路還包含一二極管連接于該第一電壓源以及該P(yáng)型硅控整流器之間。
4. 如權(quán)利要求2所述的低電容靜電放電保護(hù)電路，其中該硅控整流器為 一P型硅控整流器，其一端連接于該第二電壓源，且該低電容靜電放電保護(hù) 電路還包含一 N型硅控整流器連接于該第一電壓源以及該P(yáng)型硅控整流器之 間。
5. 如權(quán)利要求2所述的低電容靜電放電保護(hù)電路，其中該硅控整流器為 一N型硅控整流器，其一端連接于該第一電壓源，且該低電容靜電放電保護(hù) 電路還包含一二極管連接于該第二電壓源以及該N型硅控整流器之間。
6. 如權(quán)利要求1所述的低電容靜電放電保護(hù)電路，其還包含有 一靜電放電箝制元件，連接于該第一電壓源、該第二電壓源以及該靜電;改電檢測電^各，用來依據(jù)該觸發(fā)信號(hào)動(dòng)作。
7. 如權(quán)利要求1所述的低電容靜電放電保護(hù)電路，其中該靜電放電檢測 電^各包含一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其源極連接于該第一電壓源； 一N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其源極連接于該第二電壓源，且其柵極連接于該P(yáng)型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的柵極；一電阻，其一端連接于該第一電壓源，另一端連接于該P(yáng)型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管以及該N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的柵極；以及一電容，其一端連接于該第二電壓源，另一端連接于該P(yáng)型金屬氧化物 半導(dǎo)體晶體管以及該N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的柵極。
8.如權(quán)利要求1所述的低電容靜電放電保護(hù)電路，其中該觸發(fā)信號(hào)為一 觸發(fā)電流。
全文摘要
一種低電容靜電放電保護(hù)電路，其使用低電容的靜電放電保護(hù)設(shè)計(jì)，其包含一靜電放電檢測電路，連接于一第一電壓源和一第二電壓源之間，用來檢測一靜電放電電壓以產(chǎn)生一觸發(fā)信號(hào)；以及一靜電放電保護(hù)元件，具有一端連接第一電壓源和第二電壓源其中之一，以及另一端連接一輸入焊點(diǎn)，靜電放電保護(hù)元件依據(jù)觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行靜電放電保護(hù)。
文檔編號(hào)H02H9/00GK101394081SQ200710154308
公開日2009年3月25日 申請日期2007年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月17日
發(fā)明者曾玉光, 柯明道, 俊 黃 申請人:智原科技股份有限公司