[發明專利]接墊的靜電放電保護裝置與其方法及結構

有效

• 申請號: 200610143679.5
• 申請日: 2006-11-02
• 公開（公告）號: CN101174622A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發明（設計）人: 賴純祥
• 申請（專利權）人: 旺宏電子股份有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H01L23/60;H05F3/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 任永武

技術領域

本發明有關一種靜電放電保護裝置及其方法，且特別是有關一種接墊的靜電放電保護裝置及其方法。

背景技術

靜電放電(ElectroStatic?Discharge，ESD)是一種靜電累積，于不同物體之間靜電荷轉移的一種現象。靜電放電發生的時間極短，僅為毫微秒(ns)等級。在靜電放電事件下會產生很高的電流，電流的大小通常會高到數安培左右。如此一來，靜電放電時所產生的電流一旦經過半導體集成電路，通常會使其損壞。因此，在半導體集成電路中，電源線間的靜電放電保護裝置，必須在產生高壓靜電時，提供可以放電的路徑，使半導體集成電路不會損壞。

請參考圖1A，其為傳統的驟回(snapback)組件的示意圖。驟回組件100例如為N型金屬氧化物半導體晶體管(NMOS)，其漏極與接墊10電性連接，而其柵極與源極連接在一起并耦接至一參考電位，例如接地。驟回組件100與靜電放電事件有關的兩因素為觸發電壓(triggering?voltage)與維持電壓(holding?voltage)。一般而言，觸發電壓與維持電壓越低，則靜電放電的性能表現越好。

請參考圖1B，其為驟回組件100的電流-電壓特性曲線圖。當高壓A輸入時，驟回組件10開始進行充電，直到驟回組件10的電壓位準充電至觸發電壓C后驟回到維持電壓D。但是，在正常高壓操作下，若驟回組件10偶然地被觸發，由于其維持電壓D低于正常的輸入高壓電壓，將會造成驟回電壓10被損毀。因此，一種能在正常高壓的操作電壓下具有較高的觸發電壓與維持電壓，而在ESD事件下具有較低的觸發電壓與維持電壓的ESD保護裝置乃業界所努力的方向之一。

請參考美國專利第6,965,504號的圖3所示，其揭示一種傳統的靜電放電保護裝置的電路圖。此靜電放電保護裝置利用額外的P型護環與N型護環分別設置于調節電路與驟回組件的外部，并利用護環控制電路來控制P型護環與N型護環，使得P型護環與N型護環于正常操作模式下收集過多的正負電電荷，靜電放電保護裝置因而有較高的觸發電壓與維持電壓。而于靜電放電模式下，P型護環與N型護環不收集過多的正負電電荷，靜電放電保護裝置因而有較低的觸發電壓與維持電壓。

然而，于靜電放電保護電路中額外增加護環與控制電路的設計，將會增加制作時電路的面積，并進而增加成本。因此，如何設計出一種靜電放電保護裝置能在正常操作時具有較高的觸發電壓與維持電壓，而在靜電放電時具有較低的觸發電壓與維持電壓，且不必增加大量的電路面積，這是亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的就是提供一種高壓接墊的靜電放電保護裝置及其方法，其在正常操作模式下具有較高的觸發電壓及維持電壓，而在靜電放電模式下具有較低的觸發電壓及維持電壓，且不會增加額外的電路面積。

根據本發明的目的，提出一種接墊的靜電放電保護裝置包括調節電路、驟回組件與控制電路。調節電路包括耦接至接墊的硅控整流器，此硅控整流器包括一第一二極管。驟回組件在不使用第二二極管的情況下，耦接至第一二極管的N極，在使用第二二極管的情況下，耦接至第二二極管的N極?？刂齐娐否罱又恋谝欢O管的N極，于正常操作模式下，控制電路是用以提供第一電壓至該第一二極管的N極，以使第一二極管的N極收集多個帶電載子，并使得硅控整流器不被導通，于靜電放電模式下，控制電路不提供第一電壓至第一二極管的N極，以使第一二極管的N極不收集帶電載子。

根據本發明的目的，還提出一種接墊的靜電放電保護方法。首先，利用控制電路來控制調節電路，調節電路包括硅控整流器，硅控整流器耦接至接墊，硅控整流器至少包括第一二極管。一驟回組件在不使用第二二極管的情況下，耦接至第一二極管的N極，在使用第二二極管的情況下，耦接至第二二極管的N極，控制電路耦接至第一二極管的N極。接著，于正常操作模式下，利用控制電路提供第一電壓至該第一二極管的N極，以使第一二極管的N極收集多個帶電載子，并使得硅控整流器不被導通。之后，于靜電放電模式下，利用控制電路不提供第一電壓至第一二極管的N極，以使第一二極管不收集帶電載子，并使得硅控整流器導通以使接墊上的靜電電荷經由硅控整流器放電。