[发明专利]高电压开漏极静电放电(ESD)保护装置

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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（HV PMOSFET），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（HV NMOSFET）。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，本发明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。

发明内容

本发明的主要目的，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，本发明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。