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    • 专利摘要:
    一種0.18um製程中用於強健靜電防護具NMOS開關整合矽控整流器之雙極電晶體電路，其係在會產生燒損之線路上串接有一矽控整流器結合雙極電晶體，其特徵在於該矽控整流器結合雙極電晶體之陽極並接一N型金氧半電晶體，或並接一具電阻電容(RC)閘極耦合之N型金氧半電晶體；當靜電激增時，N型金氧半電晶體導通，降低線路之保持電壓不致燒損，正常直流通電時，N型金氧半電晶體關閉，使矽控整流器整合雙極電晶體不易進入鎖定當機狀態，該等裝置之保持電壓較傳統作為靜電防護矽控整流器提升了16倍。
    公开号:TW201312721A
    申请号:TW100132371
    申请日:2011-09-08
    公开日:2013-03-16
    发明作者:zhi-yao Huang；Ji-Fan Qi
    申请人:Univ Ching Yun；
    IPC主号:H01L2924-00
    专利说明:
    0.18um製程中用於強健靜電防護具NMOS開關整合矽控整流器之雙極電晶體電路
    本創作係關於一種提供高效之防護靜電裝置，尤指在0.18微米(μm)製程下之互補式金氧半導體(CMOS含PMOS與NMOS)，在低電壓低電流之狀態下，能大幅有效提升靜電防護功效，設計於各式積體電路板之主要線路上，能避免激增之靜電引發電子零件之燒損或當機。
    習知為於積體電路板上防止可能產生電路激增電壓之線路上串接設置一段矽控整流器，做為靜電防護用途。而第一、二圖係為最常見之兩種靜電防護裝置之電路結構1A、1B，該等電路連接均為等效電路裝置，該矽控整流器結合雙極電晶體2，一為PNP電晶體與一為NPN型組合成PNPN型之矽控整流器，其中之二組相鄰之P+極、N+極(21、22；23、24)相連後，形成陰極25、陽極26，再分別與易燒損線路之陽極、陰極(圖未示)串接。第二圖為過去為解決第一圖保持電壓太低所做之改良，其係在矽控整流器結合雙極電晶體2矽控整流器串接一反偏二極體27，使N井(N-Well)中P+陽極23電性浮接，其保持電壓可以有效提昇，卻會犧牲或多或少靜電防護性能。
    由於前述之矽控整流器在直流操作上所作出之保持電壓表現不佳，仍有造成鎖定當機的現象，而整合矽控整流器雙極電晶體2其P+極浮接的作法在直流操作上有所改善，卻無法完全發揮原始矽控整流器之功能。
    幾經創作人之思考研發與實驗，以解決習知利用上未達此方更高效且能延長壽命之靜電防護裝置。
    本創作之主要目的在於提供一種0.18um製程中用於強健靜電防護具NMOS開關整合矽控整流器之雙極電晶體電路，以確保積體電路上之電子電路不被激發之電壓或電流損毀或鎖定其機能。其係在會產生燒損之線路上串接有一矽控整流器結合雙極電晶體，其特徵在於該矽控整流器結合雙極電晶體之陽極並接一N型金氧半電晶體；當靜電激增時，N型金氧半電晶體導通，降低線路之保持電壓不致燒損，積體電路正常直流通電操作時，N型金氧半電晶體關閉，使矽控整流器結合雙極電晶體不易進入鎖定當機狀態。
    本創作之次要目的在於提供另一種0.18um製程中用於強健靜電防護具NMOS開關整合矽控整流器之雙極電晶體電路，以確保積體電路上之電子電路不被激發之電壓或電流損毀或鎖定其機能。其係在會產生燒損之線路上串接有一矽控整流器結合雙極電晶體，其特徵在於該矽控整流器結合雙極電晶體之陽極並接一具電阻電容(RC)閘極耦合之N型金氧半電晶體；當靜電激增時，電阻電容(RC)閘極耦合之N型金氧半電晶體導通，降低線路之保持電壓不致燒損，積體電路正常直流通電操作時，電阻電容(RC)閘極耦合之N型金氧半電晶體關閉，使矽控整流器結合雙極電晶體不易進入鎖定當機狀態。
    為使　貴審查委員能更進一步瞭解本創作為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，茲舉一較佳可行之實施例，並配合圖式詳細說明如后，相信本創作之目的、特徵與優點，當可由此得一深入且具體之瞭解。
    請參閱第三圖，為本創作0.18um製程中用於強健靜電防護之用具NMOS開關整合矽控整流器之雙極電晶體電路3A之電路結構示意圖，其係在會產生燒損之線路上串接有一矽控整流器結合雙極電晶體4，即於燒損之線路串接本創作之陽極43與陰極44，其特徵在於：該矽控整流器結合雙極電晶體4之P+、N+陽極41、42並接一閘極接地N型金氧半電晶體5；同時N+陽極42端有一金屬導線45電性連接至整合矽控整流器雙極電晶體之P+陽極41，該金屬導線45本身具有寄生電阻R。當靜電激增時，N型金氧半電晶體5導通，降低線路之保持電壓不致燒損，正常通電時，N型金氧半電晶體5關閉提高保持電壓，使矽控整流器結合雙極電晶體4不易進入鎖定當機狀態。
    前述之該矽控整流器結合雙極電晶體4為一PNP電晶體與一NPN型組合成PNPN型之矽控整流器串接一反偏二極體46。該N型金氧半電晶體5之汲極51與矽控整流器結合雙極電晶體4之N+陽極42電性連接，N型金氧半電晶體5之源極52與矽控整流器結合雙極電晶體4之P+陽極41電性連接。
    繼續參閱第四圖，為本創作0.18um製程中用於強健靜電防護具NMOS開關整合矽控整流器之雙極電晶體電路3B之又一結構電路示意圖，若與第三圖比較，則可發現本結構在於該矽控整流器結合雙極電晶體4之P+、N+陽極41、42並接一具電阻電容(RC)閘極耦合6之N型金氧半電晶體5；其中電阻電容(RC)閘極耦合6之N型金氧半電晶體5之汲極51與矽控整流器結合雙極電晶體4之N+陽極42電性連接，電阻電容(RC)閘極耦合6之N型金氧半電晶體5之源極52與矽控整流器結合雙極電晶體4之P+陽極41電性連接；即該電阻電容(RC)閘極耦合6之N型金氧半電晶體5，其內之電容61二端分別與N型金氧半電晶體5之閘極53、汲極51電性連接，電阻62二端分別與N型金氧半電晶體5之閘極53、接地63電性連接。同時陽極43有一金屬導線45電性連接至整合矽控整流器雙極電晶體2之P+陽極41與N+陽極42。該金屬導線45本身具有寄生電阻R。
    請同時參閱第五至七圖，圖中揭示習知與本創作二裝置結構三者作傳輸線脈波產生器檢測之電流電壓曲線圖7、直流通電實測之電流電壓曲線圖8，及其電流電壓之比較列表9。經過實測可得知本創作之傳輸線脈波防靜電電壓電流值相仿，但本創作在電流電壓曲線圖上明顯較為連續穩定，更由比較表可看出三者之承受二次崩潰電流(It2)相仿，而直流操作時之保持電壓遠比習知靜電防護裝置之承受能力高出16倍以上之多；經實測足以證實本創作所設計出之二種0.18um製程中用於強健靜電防護具NMOS開關整合矽控整流器之雙極電晶體電路3A、3B，遠較於習知能承受之保持電壓為高，直流操作時能夠避免誤開啟動鎖定狀態，在低電壓低電流之狀態下，能保持與原始矽控整流器完全一致的靜電防護功效，設計於各式積體電路板之主要線路上，能避免激增之靜電引發電子電路之燒損或當機。
    綜上所述之結構，本創作0.18um製程中用於強健靜電防護具NMOS開關整合矽控整流器之雙極電晶體電路運用矽控整流器結合雙極電晶體之P+、N+陽極並接一N型金氧半電晶體，或並接一具電阻電容(RC)閘極耦合之N型金氧半電晶體作為靜電防護裝置，以取代習知矽控整流器，又能增長積體電路之使用效率與壽命，所以能提供很好之使用性，為一完全與習知不同之機構。
    以上所述為本創作之較佳實施例之詳細說明與圖式，並非用來限制本創作，本創作之所有範圍應以下述之專利範圍為準，凡專利範圍之精神與其類似變化之實施例與近似結構，皆應包含於本創作之中。
    [習式]
    1A、1B．．．靜電防護裝置之電路結構
    2．．．矽控整流器結合雙極電晶體
    21、23．．．P+極
    22、24．．．N+極
    25．．．陰極
    26．．．陽極
    27．．．反偏二極體
    [本創作]
    3A、3B．．．0.18um製程中用於強健靜電防護之用具NMOS開關整合矽控整流器之雙極電晶體電路
    4．．．矽控整流器結合雙極電晶體
    41．．．P+陽極
    42．．．N+陽極
    43．．．陽極
    44．．．陰極
    45．．．金屬導線
    46．．．反偏二極體
    5．．．N型金氧半電晶體
    51．．．汲極
    52．．．源極
    53．．．閘極
    6．．．電阻電容閘極耦合
    61．．．電容
    62．．．電阻
    63．．．接地
    7．．．傳輸線脈波產生器檢測之電流電壓曲線圖
    8．．．直流通電實測之電流電壓曲線圖
    9．．．電流電壓之比較列表
    第一圖為習式靜電防護裝置之電路結構示意圖；
    第二圖為習式靜電防護裝置之電路又一結構示意圖；
    第三圖為本創作0.18um製程中用於強健靜電防護具NMOS開關整合矽控整流器之雙極電晶體電路之電路結構示意圖；
    第四圖為本創作0.18um製程中用於強健靜電防護之用具NMOS開關整合矽控整流器之雙極電晶體電路又一電路結構示意圖；
    第五圖為習知與本創作二裝置結構作傳輸線脈波產生器檢測之電流電壓曲線圖；
    第六圖為習知與本創作二裝置結構作直流通電實測之電流電壓曲線圖；
    第七圖為第六圖電流電壓之比較列表。
    3A．．．0.18um製程中用於強健靜電防護之用具NMOS開關整合矽控整流器之雙極電晶體電路
    4．．．矽控整流器結合雙極電晶體
    41．．．P+陽極
    42．．．N+陰極
    43．．．陽極
    5．．．N型金氧半電晶體
    51．．．汲極
    52．．．源極
    53．．．閘極
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] 一種0.18um製程中用於強健靜電防護具NMOS開關整合矽控整流器之雙極電晶體電路，其係在會產生燒損之線路上串接有一矽控整流器結合雙極電晶體，其特徵在於：該矽控整流器結合雙極電晶體之陽極並接一N型金氧半電晶體；當靜電激增時，N型金氧半電晶體導通，降低線路之保持電壓不致燒損，正常通電時，N型金氧半電晶體關閉，使矽控整流器結合雙極電晶體不易進入鎖定當機狀態。
    [2] 如申請專利第1項所述之0.18um製程中用於強健靜電防護之用具NMOS開關整合矽控整流器之雙極電晶體電路，其中該矽控整流器結合雙極電晶體為一PNP電晶體與一NPN型組合成PNPN型之矽控整流器串接一反偏二極體。
    [3] 如申請專利第1項所述之0.18um製程中用於強健靜電防護具NMOS開關整合矽控整流器之雙極電晶體電路，其中該N型金氧半電晶體之汲極與矽控整流器結合雙極電晶體之N+陽極電性連接，N型金氧半電晶體之源極與矽控整流器結合雙極電晶體之P+陽極電性連接。
    [4] 如申請專利第3項所述之靜電防護裝置，其中陽極有一金屬導線電性連接至整合矽控整流器雙極電晶體之P+陽極與N+陽極。
    [5] 一種0.18um製程中用於強健靜電防護具NMOS開關整合矽控整流器之雙極電晶體電路，其係在會產生燒損之線路上串接有一矽控整流器結合雙極電晶體，其特徵在於：該矽控整流器結合雙極電晶體之陽極並接一具電阻電容閘極耦合之N型金氧半電晶體；當靜電激增時，電阻電容閘極耦合之N型金氧半電晶體導通，降低線路之保持電壓不致燒損，正常通電時，電阻電容閘極耦合之N型金氧半電晶體關閉，使矽控整流器結合雙極電晶體不易進入鎖定當機狀態。
    [6] 如申請專利第4項所述之0.18um製程中用於強健靜電防護之用具NMOS開關整合矽控整流器之雙極電晶體電路，其中該矽控整流器結合雙極電晶體為一PNP電晶體與一NPN型組合成PNPN型之矽控整流器串接一反偏二極體。
    [7] 如申請專利第4項所述之0.18um製程中用於強健靜電防護之用具NMOS開關整合矽控整流器之雙極電晶體電路，其中該電阻電容閘極耦合之N型金氧半電晶體，其內之電容二端分別與N型金氧半電晶體之閘極、汲極電性連接，電阻二端分別與N型金氧半電晶體之閘極、接地電性連接。
    [8] 如申請專利第6項所述之0.18um製程中用於強健靜電防護具NMOS開關整合矽控整流器之雙極電晶體電路，其中該電阻電容閘極耦合之N型金氧半電晶體之汲極與矽控整流器結合雙極電晶體之N+陽極電性連接，電阻電容閘極耦合之N型金氧半電晶體之源極與矽控整流器結合雙極電晶體之P+極陽電性連接。
    [9] 如申請專利第4項所述之0.18um製程中用於強健靜電防護具NMOS開關整合矽控整流器之雙極電晶體電路，其中陽極端有一金屬導線電性連接至整合矽控整流器雙極電晶體之P+陽極與N+陽極。
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