[发明专利]具有反馈技术的静电放电防护电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种静电放电防护电路，特别涉及一种具有反馈技术的静电放电防护电路。

背景技术

静电放电防护电路(electrostatic discharge protection circuit，ESDcircuit)是用以提供一低阻抗的电流路径，以将静电电流导出。图1所示为现有以金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)为基的一RC触发静电放电防护电路。由于此电路结构的效能良好，故已被广泛地使用在许多的应用中。一般来说，现有静电放电防护电路的主要设计考虑包含有布局面积、启动电流、VDD至VSS的漏电流、以及操作上错误触发的避免机制。此外，防护电路的触发时间是一项很关键的设计参数。如图1所示，静电放电防护电路100包含有一电阻110、一电容120、一反相器组130、以及一金属氧化物半导体场效晶体管140。其中，电阻110与电容120是串联于电压源VDD与VSS之间。电阻110、电容120与反相器组130三者形成了一个检测电路，用来检测静电效应。至于金属氧化物半导体场效晶体管140则是用来提供一个低阻抗的路径，以将静电电流导出。换句话说，金属氧化物半导体场效晶体管140在静电放电时，必须维持导通的状况。因此，RC定时器中电阻110与电容120的时间常数必须要大于或等于静电放电模型(譬如人体模型(human bodymodel，HBM))的脉冲宽度。在实际应用上，这样的需求必须使用到很大面积的电容。然而，由于一般静电放电的保护水准主要是由金属氧化物半导体场效晶体管140的尺寸决定，因此对于静电放电的观点来说，使用大面积的电容无疑是一种面积的浪费。此外，由于技术的进步，业界已经可以做出非常薄的栅极氧化层，因此RC定时器中的大电容便可以利用MOS电容加以实现。但是，由于栅极氧化层很薄，栅极的漏电流便会很大，在功率消耗上非常不理想。因此，业界亟须一个具有小电容的静电放电电路，以避免上述的问题。

此外，在快速充电时(上升时间＜10μs)，大的RC时间常数可能会导致静电放电电路的错误触发。因此，静电放电电路不但是需要具有较小的电容，也同时需要具有较小的时间常数。

为了解决这样的问题，业界已开发出一种具有反馈金属氧化物半导体场效晶体管的静电放电防护电路，可以在不牺牲静电防护能力的前提之下，降低RC定时器所须的电容值。请参阅图2，其所绘示为现有具有反馈金属氧化物半导体场效晶体管的一静电放电防护电路的示意图。如图2所示，静电放电防护电路200包含有一电阻210、一电容220、反相器232、234与236、一金属氧化物半导体场效晶体管240、一反馈P型金属氧化物半导体场效晶体管250、以及一反馈N型金属氧化物半导体场效晶体管260。其中，N型金属氧化物半导体场效晶体管260是用来保持金属氧化物半导体场效晶体管240处于导通状态。因此，在静电放电的时候，N型金属氧化物半导体场效晶体管260会使金属氧化物半导体场效晶体管240保持导通，直到电压VDD掉到金属氧化物半导体场效晶体管240的临界电压为止。另一方面，P型金属氧化物半导体场效晶体管250是用来帮助金属氧化物半导体场效晶体管240的栅极电压在充电的时候保持低压。因此，静电放电防护电路200可以成功地减少电容的尺寸并且也处理了快速充电时发生错误触发的问题。然而，这样的电路仍然具有一些问题。举例而言，对于快速充电来说，这样的电路可能仍然会有错误触发的情况。尤其是在RC定时器内部的电阻采用场效晶体管为主(FET-based)的电阻，而非多晶硅为主(polySi-based)的电阻时，错误触发的情况会比较常见。也就是说，如果采用的是场效晶体管为主(FET-based)的电阻，快速充电时的RC时间常数会比一般预设的数值来得高。在大多数的考虑下，如果无法避免错误触发的情形，静电放电防护电路200会保持开启的状态直到外部的电源供应关掉为止。相同地，当芯片持续地处于操作状态时，如果静电放电防护电路被作用于VDD上的超越(overshooting)噪声电压触发，那么静电放电防护电路200会保持开启的状态直到外部的电源供应关掉为止。

发明内容

因此，本发明的主要目的之一在于提供一种静电放电防护电路，以解决现有技术中的问题。