高电压开漏极静电放电(ESD)保护装置制造方法及图纸

本发明专利技术是揭露一种高电压开漏极静电放电(ESD)保护装置，包含一第一高电压N通道金氧半场效晶体管(HV NMOSFET)，其是连接一高电压焊垫与一低电压端，并接收高电压焊垫的高电压以正常运作。高电压焊垫与第一高电压N通道金氧半场效晶体管更连接一高电压静电放电(ESD)保护单元，其在正常操作下并不影响正常电路功能，但是，在高电压焊垫发生静电放电事件时，可以在接收高电压焊垫的静电放电电压后，有效率地释放此静电放电事件的静电放电电流。高电压静电放电保护单元与低电压端连接一电压箝位单元，其是经由高电压静电放电保护单元接收静电放电电压，以释放宣泄静电放电电流。

High voltage open drain electrostatic discharge (ESD) protection device

The invention discloses a high voltage open drain electrostatic discharge (ESD) protection device, which comprises a first high voltage N Channel MOS (HV NMOSFET), which is connected with a high voltage and a low voltage terminal pad, high voltage and high voltage receiving pad in normal operation. High voltage pads and the first high voltage N Channel MOSFET transistor is connected with a high voltage electrostatic discharge (ESD) protection unit, the normal operation does not affect the normal function of the circuit, but the electrostatic discharge occurred in high voltage pads, can be in high voltage electrostatic discharge voltage receiving pad after the electrostatic discharge current efficiency to release the electrostatic discharge event. A high voltage electrostatic discharge protection unit is connected with a low-voltage clamping unit to receive an electrostatic discharge voltage through a high-voltage electrostatic discharge protection unit so as to release the electrostatic discharge current.

【技术实现步骤摘要】
高电压开漏极静电放电(ESD)保护装置
本专利技术是有关一种保护装置，特别是关于一种高电压开漏极静电放电(ESD)保护装置。
技术介绍
开漏极(open-drain)输入/输出(I/O)单元设计适用于施加在输入/输出焊垫的外部电压高于输入/输出单元数据库的内部供应电压的应用。对于高电压开漏极缓冲器而言，它不能包含由输入/输出焊垫连接至电源线的一高电压P通道金氧半场效晶体管(HVPMOSFET)，方能使输入/输出焊垫保持高于供应电压的电压。因此，开漏极缓冲器是难以具有优良的静电放电保护能力。请参阅图1，传统多通道高电压开漏极缓冲器使用静电放电总线以降低开漏极缓冲器的尺寸，其中每一开漏极通道分享相同静电放电箝位元件10，以释放宣泄静电放电电流。如图2所示，当静电放电事件发生在开漏极输入/输出焊垫时，静电放电能量会通过高电压触发电路12有效地触发静电放电箝位元件10，以导通宣泄静电放电电流、具体提升静电放电保护能力。高电压触发电路12可由一电阻、一电容与一高电压互补式金氧半导体反向器所构成。高电压互补式金氧半导体反向器包含一高电压P通道金氧半场效晶体管与一高电压N通道金氧半场效晶体管(HVNMOSFET)。当静电放电事件发生时，高电压触发电路12会触发静电放电箝位元件10，使之完全导通，以提供一低阻抗的静电放电路径、释放宣泄静电放电电流。然而，原来的开漏极输入/输出单元不包含一由输入/输出焊垫连接至电源线的高电压P通道金氧半场效晶体管。所以，光罩层数目将会因为使用高电压互补式金氧半导体反向器的多余的高电压P通道金氧半场效晶体管而增加，此乃意指集成电路(IC)制程的成本也将提高。因此，本专利技术是在针对上述的困扰，提出一种高电压开漏极静电放电保护装置，以解决现有技术所产生的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的，在于提供一种高电压开漏极静电放电保护装置，其是安装一高电压静电放电保护单元于高电压焊垫与电压箝位单元之间。高电压静电放电保护单元不只可以在正常操作时阻挡施加在高电压焊垫的高电压，更可以在静电放电事件发生时，释放宣泄静电放电电流。开漏极静电放电保护装置仅包含高电压N通道金氧半场效晶体管，不需要任何高电压P通道金氧半场效晶体管。因此，不需要任何额外的光罩层，可以达到节省成本的需求。为达上述目的，本专利技术提供一种高电压开漏极静电放电保护装置，包含一第一高电压N通道金氧半场效晶体管，其是连接一高电压焊垫与一低电压端，并接收该高电压焊垫的高电压以正常运作。高电压焊垫与第一高电压N通道金氧半场效晶体管更连接一高电压静电放电保护单元，其是在正常操作下阻挡高电压，且接收高电压焊垫的正静电放电电压或负静电放电电压，以在高电压焊垫发生静电放电事件时，分别释放一第一静电放电电流或一第二静电放电电流。高电压静电放电保护单元与低电压端连接一第一电压箝位单元，其是经由高电压静电放电保护单元接收正静电放电电压，以释放第一静电放电电流从高电压焊垫依序经由高电压静电放电保护单元与电压箝位单元，流至低电压端。或者，当高电压静电放电保护单元接收负静电放电电压时，第二静电放电电流从低电压端依序经由电压箝位单元与高电压静电放电保护单元，流至高电压焊垫。其中所述第一电压箝位单元更包含：一第一触发电路，其是连接所述高电压静电放电保护单元与所述低电压端，并经由所述高电压静电放电保护单元接收所述正静电放电电压，以产生一触发信号；以及一第一静电放电箝位元件，连接所述高电压静电放电保护单元、所述第一触发电路与所述低电压端，并接收所述触发信号而导通，则所述第一静电放电电流从所述高电压焊垫依序通过所述高电压静电放电保护单元与所述第一静电放电箝位元件，流至所述低电压端，又所述高电压静电放电保护单元接收所述负静电放电电压时，所述第二静电放电电流从所述低电压端依序通过所述第一静电放电箝位元件与所述高电压静电放电保护单元，流至所述高电压焊垫，或是从所述低电压端经由所述第一高电压N通道金氧半场效晶体管的寄生漏基反向接面二极管，流至所述高电压焊垫，以释放所述第二静电放电电流。其中所述高电压静电放电保护单元更包含：一电阻；以及一第二高电压N通道金氧半场效晶体管，其漏极连接所述第一高电压N通道金氧半场效晶体管与所述高电压焊垫，源极连接所述第一电压箝位单元与所述第二高电压N通道金氧半场效晶体管的基底，所述电阻的二端分别连接所述源极与所述第二高电压N通道金氧半场效晶体管的栅极，所述第二高电压N通道金氧半场效晶体管在所述漏极与所述栅极间有一寄生漏栅电容，在所述漏极与所述基底间有一寄生漏基反向接面二极管，所述寄生漏基反向接面二极管阻挡所述高电压，所述寄生漏栅电容与所述电阻接收所述正静电放电电压，以导通所述第二高电压N通道金氧半场效晶体管，则所述第二高电压N通道金氧半场效晶体管释放所述第一静电放电电流，又所述寄生漏基反向接面二极管接收所述负静电放电电压，以释放所述第二静电放电电流，或是从所述低电压端经由所述第一高电压N通道金氧半场效晶体管的寄生漏基反向接面二极管，流至所述高电压焊垫，以释放所述第二静电放电电流。其中所述高电压静电放电保护单元为二极管时，所述二极管的阳极连接所述第一电压箝位单元，阴极连接所述第一高电压N通道金氧半场效晶体管与所述高电压焊垫。其中所述高电压静电放电保护单元为具有一寄生NPN双载子接面晶体管(BJT)的场氧化元件(FOD)时，所述寄生NPN双载子接面晶体管具有一寄生集基空乏电容、一寄生集基反向接面二极管与一寄生基射电阻，所述场氧化元件的栅极与源极互相连接，漏极则连接所述第一高电压N通道金氧半场效晶体管与所述高电压焊垫，所述源极连接所述第一电压箝位单元，所述寄生集基反向接面二极管阻挡所述高电压，所述寄生集基空乏电容与所述寄生基射电阻接收所述正静电放电电压，则所述寄生NPN双载子接面晶体管会导通，以释放所述第一静电放电电流，又所述寄生集基反向接面二极管接收所述负静电放电电压，以释放所述第二静电放电电流，或是从所述低电压端经由所述第一高电压N通道金氧半场效晶体管的寄生漏基反向接面二极管，流至所述高电压焊垫，以释放所述第二静电放电电流。其中所述高电压静电放电保护单元为具有一寄生PNP双载子接面晶体管的场氧化元件时，所述寄生PNP双载子接面晶体管具有一寄生基集空乏电容、一寄生基集反向接面二极管与一寄生基射电阻，所述场氧化元件的栅极与源极互相连接，漏极则连接所述第一电压箝位单元，所述源极连接所述第一高电压N通道金氧半场效晶体管与所述高电压焊垫，所述寄生基集反向接面二极管阻挡所述高电压，所述寄生基集空乏电容与所述寄生基射电阻接收所述正静电放电电压，则所述寄生PNP双载子接面晶体管会导通，以释放所述第一静电放电电流，又所述寄生基集反向接面二极管接收所述负静电放电电压，以释放所述第二静电放电电流，或是从所述低电压端经由所述第一高电压N通道金氧半场效晶体管的寄生漏基反向接面二极管，流至所述高电压焊垫，以释放所述第二静电放电电流。其中所述高电压静电放电保护单元为硅控整流器(SCR)时，其阴极连接所述第一电压箝位单元，阳极连接所述第一高电压N通道金氧半场效晶体管与所述高电压焊垫。其中所述硅控整流器为典型硅控整流器、修改横向式硅控整流器(MLSCR)或低电压触发式硅控整流器(LVTS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高电压开漏极静电放电保护装置，其特征在于，包含：一第一高电压N通道金氧半场效晶体管，其连接一高电压焊垫与一低电压端，并接收该高电压焊垫的高电压以正常运作；一高电压静电放电保护单元，其连接该高电压焊垫与该第一高电压N通道金氧半场效晶体管，并阻挡该高电压，且接收该高电压焊垫的正静电放电电压或负静电放电电压，以在该高电压焊垫发生静电放电事件时，分别释放一第一静电放电电流或一第二静电放电电流；以及一第一电压箝位单元，连接该高电压静电放电保护单元与该低电压端，并经由该高电压静电放电保护单元接收该正静电放电电压，以释放该第一静电放电电流。

【技术特征摘要】
1.一种高电压开漏极静电放电保护装置，其特征在于，包含：一第一高电压N通道金氧半场效晶体管，其连接一高电压焊垫与一低电压端，并接收该高电压焊垫的高电压以正常运作；一高电压静电放电保护单元，其连接该高电压焊垫与该第一高电压N通道金氧半场效晶体管，并阻挡该高电压，且接收该高电压焊垫的正静电放电电压或负静电放电电压，以在该高电压焊垫发生静电放电事件时，分别释放一第一静电放电电流或一第二静电放电电流；以及一第一电压箝位单元，连接该高电压静电放电保护单元与该低电压端，并经由该高电压静电放电保护单元接收该正静电放电电压，以释放该第一静电放电电流。2.根据权利要求1所述的高电压开漏极静电放电保护装置，其特征在于，该第一电压箝位单元更包含：一第一触发电路，其连接该高电压静电放电保护单元与该低电压端，并经由该高电压静电放电保护单元接收该正静电放电电压，以产生一触发信号；以及一第一静电放电箝位元件，连接该高电压静电放电保护单元、该第一触发电路与该低电压端，并接收该触发信号以导通，则该第一静电放电电流从该高电压焊垫依序通过该高电压静电放电保护单元与该第一静电放电箝位元件，流至该低电压端，又该高电压静电放电保护单元接收该负静电放电电压时，该第二静电放电电流从该低电压端依序通过该第一静电放电箝位元件与该高电压静电放电保护单元，流至该高电压焊垫，或是从该低电压端经由该第一高电压N通道金氧半场效晶体管的寄生漏基反向接面二极管，流至该高电压焊垫，以释放该第二静电放电电流。3.根据权利要求1所述的高电压开漏极静电放电保护装置，其特征在于，该高电压静电放电保护单元更包含：一电阻；以及一第二高电压N通道金氧半场效晶体管，其漏极连接该第一高电压N通道金氧半场效晶体管与该高电压焊垫，源极连接该第一电压箝位单元，该电阻的二端分别连接该源极与该第二高电压N通道金氧半场效晶体管的栅极，该源极连接该第二高电压N通道金氧半场效晶体管的基底，该第二高电压N通道金氧半场效晶体管在该漏极与该栅极间有一寄生漏栅电容，在该漏极与该基底间有一寄生漏基反向接面二极管，该寄生漏基反向接面二极管阻挡该高电压，该寄生漏栅电容与该电阻接收该正静电放电电压，以导通该第二高电压N通道金氧半场效晶体管，则该第二高电压N通道金氧半场效晶体管释放该第一静电放电电流，又该寄生漏基反向接面二极管接收该负静电放电电压，以释放该第二静电放电电流，或是从该低电压端经由该第一高电压N通道金氧半场效晶体管的寄生漏基反向接面二极管，流至该高电压焊垫，以释放该第二静电放电电流。4.根据权利要求1所述的高电压开漏极静电放电保护装置，其特征在于，该高电压静电放电保护单元为二极管时，该二极管的阳极连接该第一电压箝位单元，阴极连接该第一高电压N通道金氧半场效晶体管与该高电压焊垫。5.根据权利要求1所述的高电压开漏极静电放电保护装置，其特征在于，该高电压静电放电保护单元为具有一寄生NPN双载子接面晶体管的场氧化元件，该寄生NPN双载子接面晶体管具有一寄生集基空乏电容、一寄生集基反向接面二极管与一寄生基射电阻，该场氧化元件的栅极与源极互相连接，漏极则连接该第一高电压N通道金氧半场效晶体管与该高电压焊垫，该源极连接该第一电压箝位单元，该寄生集基反向接面二极管阻挡该高电压，该寄生集基空乏电容与该寄生基射电阻接收该正静电放电电压，则该寄生NPN双载子接面晶体管会导通，以释放该第一静电放电电流，又该寄生集基反向接面二极管接收该负静电放电电压，以释放该第二静电放电电流，或是从该低电压端经由该第一高电压N通道金氧半场效晶体管的寄生漏基反向接面二极管，流至该高电压焊垫，以释放该第二静电放电电流。6.根据权利要求1所述的高电压开漏极静电放电保护装置，其特征在于，该高电压静电放电保护单元为具有一寄生PNP双载子接面晶体管的场氧化元件，该寄生PNP双载子接面晶体管具有一寄生基集空乏电容、一寄生基集反向接面二极管与一寄生基射电阻，该场氧化元件的栅极与源极互相连接，漏极则连接该第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭政杰，陈志豪，姜信钦，
申请(专利权)人：晶焱科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71