TWI467728B - 靜電放電保護元件及其電路 - Google Patents

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TWI467728B TW100130259A TW100130259A TWI467728B TW I467728 B TWI467728 B TW I467728B TW 100130259 A TW100130259 A TW 100130259A TW 100130259 A TW100130259 A TW 100130259A TW I467728 B TWI467728 B TW I467728B
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Yu Wei Huang
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靜電放電保護元件及其電路
  本發明係有關一種靜電放電(electrostatic discharge，ESD)保護元件，特別是關於一種用於靜電放電保護電路的靜電放電保護元件。
  在積體電路中，為了避免大量的電荷在極短的時間內經由積體電路的I/O接腳傳入積體電路中，而破壞積體電路的內部電路(internal circuit)，通常在內部電路與I/O接腳之間設有靜電放電保護電路。當過量的暫態電壓或電流產生，靜電放電保護電路可以即時的反應，將過量的暫態電壓或電流引導至電壓源以避免暫態電壓或電流流入核心電路所引起的損害。
  請參考第一圖，係為習知靜電放電保護電路(electrostatic discharge protection circuit，ESD protection circuit)之示意圖。如第一圖所示，ESD保護電路13連接於輸入輸出墊(I/O pad)11與內部電路15之間，用以防止內部電路15遭受ESD損害。靜電放電保護電路13包含兩個串接且逆向偏壓的二極體(diode)131、133，一個接在電壓源Vs和輸入輸出墊11，另一個接在地電位和輸入輸出墊11。當在輸入輸出墊11的電壓超過逆向偏壓二極體131、133的崩潰電壓，逆向偏壓二極體131、133進入崩潰模式，以快速地排除電流。
  請參考第2A、2B圖，係為習知用於靜電放電保護電路的二極體之示意圖。由於二極體131、133的形狀為正方形或長方形，當導出ESD電流時，電荷容易累積在四個角落而發生局部晶格結構被電流擊傷，進而導致二極體131、133結構永久損傷。為了解決上述問題，通常會加大二極體131、133的接面面積來承受更大的暫態電壓或電流。但若加大二極體131、133的接面面積，整個積體電路的尺寸也越來越大，進而提高成本。
  由於業界目前仍對於更靈敏，且具有高HBM (Human Body Mode) ESD能力的ESD電路有著很大的需求。因次，亟需提出一種新穎的ESD保護元件的佈局設計架構及其電路，期具有更高的HBM ESD能力以釋放更大的暫態電壓或電流，不需要額外的電路設計且能節省晶片面積。
  鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提出一種ESD保護元件的佈局設計架構及其電路，能在不增加額外電路面積下，提供更高的HBM (Human Body Mode) ESD能力來釋放更大的暫態電壓或電流，進而節省成本。
  本發明係揭示一種靜電放電(electrostatic discharge，ESD)保護元件，其用來導出一靜電放電保護電路的一靜電放電電流。靜電放電保護元件包含一第一導電型摻雜區域、一第二導電型摻雜區域以及一絕緣結構體。第一導電型摻雜區域的涵蓋形狀係為圓形。第二導電型摻雜區域包圍第一導電型摻雜區域。絕緣結構體設置於第一導電型摻雜區域以及第二導電型摻雜區域之間。其中，當一ESD事件發生時，第一導電型摻雜區域接收靜電放電電流並將其均勻導出。
  本發明又揭示一種靜電放電(electrostatic discharge，ESD)保護電路，其連接於一輸入輸出墊(I/O pad)以及一內部電路(internal circuit)之間。靜電放電保護電路包括一P型靜電放電保護元件，其包括一第一P型摻雜區域以及一第一N型摻雜區域。第一P型摻雜區域的涵蓋形狀係為圓形，且第一N型摻雜區域包圍第一P型摻雜區域。其中，當一ESD事件發生時，P型靜電放電保護元件的第一P型摻雜區域接收一靜電放電電流並將其均勻導出。
  首先，請參考第三圖，係為本發明一實施例之靜電放電(ESD)保護電路33之電路圖。如第三圖所示，ESD保護電路33連接於輸入輸出墊(I/O pad)31與內部電路(internal circuit)35之間，用以防止內部電路35遭受ESD損害。靜電放電保護電路33包含一P型靜電放電保護元件331、一N型靜電放電保護元件333以及一電阻R。P型靜電放電保護元件331係耦接於輸入輸出墊31以及一電壓源Vs之間; N型靜電放電保護元件333係耦接於輸入輸出墊31以及一地端之間，其中N型靜電放電保護元件333係串接於P型靜電放電保護元件331。電阻R係耦接於輸入輸出墊31以及內部電路35之間。
  具體來說，內部電路35係為一單晶片(single chip)、一時序控制器(timing controller)或一驅動電路(driving circuit)。P型靜電放電保護元件331係為P型二極體，且N型靜電放電保護元件333係為N型二極體。請參考第四圖，以P型靜電放電保護元件331為例，其二極體佈局(layout)包括一第一N型摻雜區域3331、一第一P型摻雜區域3333以及一絕緣結構體3335。第一P型摻雜區域3333的涵蓋形狀係為圓形，且第一N型摻雜區域3331包圍第一P型摻雜區域3333。絕緣結構體3335設置於第一N型摻雜區域3331以及第一P型摻雜區域3333之間，一具體實施例中，絕緣結構體3335包含一淺槽隔離層（Shallow Trench Isolation，STI），且其連接於第一N型摻雜區域3331的外界線可形成圓形，但不以揭露者為限。
  當使用者接觸輸入輸出墊31而產生一靜電放電電流(ESD current)(發生一ESD事件)，由於第一P型摻雜區域3333的圓形架構，P型靜電放電保護元件331的第一P型摻雜區域3333便接收靜電放電電流，並將其均勻導出。
  同樣地， N型靜電放電保護元件333的內部係為N型摻雜區域(第二N型摻雜區域)，且其涵蓋形狀亦為圓形。當使用者接觸輸入輸出墊31而發生ESD事件時，由於N型靜電放電保護元件333的N型摻雜區域之圓形架構，N型靜電放電保護元件333的第二N型摻雜區域便接收靜電放電電流，並將其均勻導出。
  根據上述實施例，本發明所提出的ESD保護電路，係改變ESD保護元件的佈局設計，使能均勻導出輸入輸出墊31傳來的暫態電壓或電流。經由CMOS製程測試元件(Testkey)的驗證，在相同電路面積下，相較於傳統方形的ESD保護二極體架構，本發明提出的圓形ESD保護二極體可提升25%的HBM ESD能力，進而節省成本。
  以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。
 習知
11．．．輸入輸出墊
13．．．ESD保護電路
15．．．內部電路
Vs．．．電壓源
R．．．電阻
131、133．．．二極體
本發明
31．．．輸入輸出墊
33．．．ESD保護電路
35．．．內部電路
Vs．．．電壓源
R．．．電阻
331．．．P型靜電放電保護元件
333．．．N型靜電放電保護元件
3331．．．第一N型摻雜區域
3333．．．第一P型摻雜區域
3335．．．絕緣結構體
第一圖係為習知靜電放電保護電路之示意圖。
第二A、二B圖係為習知用於靜電放電保護電路的二極體之示意圖。
第三圖係為本發明一實施例之靜電放電保護電路之電路圖。
第四圖係為本發明一實施例之靜電放電保護元件之示意圖。
331．．．P型靜電放電保護元件
3331．．．第一N型摻雜區域
3333．．．第一P型摻雜區域
3335．．．絕緣結構體

Claims (12)

  1. 一種靜電放電(electrostatic discharge，ESD)保護元件，係用來導出一靜電放電保護電路的一靜電放電電流，該靜電放電保護元件包含：
    一第一導電型摻雜區域，其涵蓋形狀係為圓形；
    一第二導電型摻雜區域，包圍該第一導電型摻雜區域；及
    一絕緣結構體，設置於該第一導電型摻雜區域以及該第二導電型摻雜區域之間；
    其中，當一ESD事件發生時，該第一導電型摻雜區域接收該靜電放電電流並將其均勻導出。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之靜電放電保護元件，其中該第一導電型摻雜區域係為P型摻雜區域，且第二導電型摻雜區域係為N型摻雜區域。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之靜電放電保護元件，其中該第一導電型摻雜區域係為N型摻雜區域，且第二導電型摻雜區域係為P型摻雜區域。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之靜電放電保護元件，其中該靜電放電保護電路係連接於一輸入輸出墊(I/O pad)以及一內部電路(internal circuit)之間，當接觸該輸入輸出墊而產生該靜電放電電流，便發生該ESD事件。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之靜電放電保護元件，其中該內部電路係為一單晶片(single chip)、一時序控制器(timing controller)或一驅動電路(driving circuit)。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之靜電放電保護元件，其中該絕緣結構體包含一淺槽隔離層（Shallow Trench Isolation，STI），且該絕緣結構體連接於該第二導電型摻雜區域的外界線係形成圓形。
  7. 一種靜電放電(electrostatic discharge，ESD)保護電路，連接於一輸入輸出墊(I/O pad)以及一內部電路(internal circuit)之間，該靜電放電保護電路包括：
    一P型靜電放電保護元件，係耦接於該輸入輸出墊以及一電壓源之間，包含：
    一第一P型摻雜區域，其涵蓋形狀係為圓形；及
    一第一N型摻雜區域，包圍該第一P型摻雜區域；
    其中，當一ESD事件發生時，該P型靜電放電保護元件的該第一P型摻雜區域接收一靜電放電電流並將其均勻導出。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之靜電放電保護電路，更包括：
    一N型靜電放電保護元件，係耦接於該輸入輸出墊以及一地端之間，其中該N型靜電放電保護元件係串接於該P型靜電放電保護元件，包含：
    一第二N型摻雜區域，其涵蓋形狀係為圓形；及
    一第二P型摻雜區域，包圍該第二N型摻雜區域；及
    一電阻，係耦接於該輸入輸出墊以及該內部電路之間；
    其中，當該ESD事件發生時，該N型靜電放電保護元件的該第二N型摻雜區域接收該靜電放電電流並將其均勻導出。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之靜電放電保護電路，其中該P型靜電放電保護元件和該N型靜電放電保護元件更包含一絕緣結構體，分別設置該第一P型摻雜區域以及該第一N型摻雜區域之間與該第二N型摻雜區域以及該第二P型摻雜區域之間。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之靜電放電保護電路，其中該絕緣結構體包含一淺槽隔離層（Shallow Trench Isolation，STI），且該絕緣結構體連接於該第一N型摻雜區域或該第二P型摻雜區域的外界線係形成圓形。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之靜電放電保護電路，其中該P型靜電放電保護元件係為P型二極體，且該N型靜電放電保護元件係為N型二極體。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之靜電放電保護電路，其中當接觸該輸入輸出墊而產生該靜電放電電流，便發生該ESD事件。

    13.如申請專利範圍第7項所述之靜電放電保護電路，其中該內部電路係為一單晶片(single chip)、一時序控制器(timing controller)或一驅動電路(driving circuit)。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI622155B (zh) * 2017-08-04 2018-04-21 奇景光電股份有限公司 靜電保護電路

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05183109A (ja) * 1991-01-16 1993-07-23 Micron Technol Inc 静電放電回路
US6317306B1 (en) * 2000-03-10 2001-11-13 United Microelectronics Corp. Electrostatic discharge protection circuit
US6351364B1 (en) * 2000-03-17 2002-02-26 United Microelectronics Corp. Electrostatic discharge protection circuit
TW519747B (en) * 2001-11-02 2003-02-01 Taiwan Semiconductor Mfg Electrostatic discharge protection device and its manufacturing method
JP2003203985A (ja) * 2001-03-19 2003-07-18 Nec Electronics Corp 半導体集積回路の静電保護回路
TW548819B (en) * 2000-11-17 2003-08-21 Taiwan Semiconductor Mfg Drain-doped electrostatic discharge protection circuit structure
JP2004087755A (ja) * 2002-08-27 2004-03-18 Sansha Electric Mfg Co Ltd Ｅｓｄ防護手段を備えた半導体装置
US6744610B2 (en) * 2001-05-09 2004-06-01 Faraday Technology Corp. Electrostatic discharge protection circuit
TW200601540A (en) * 2004-06-18 2006-01-01 United Microelectronics Corp Electrostatic discharge (ESD) protection MOS device and ESD circuitry thereof
TW200627621A (en) * 2005-01-18 2006-08-01 Taiwan Semiconductor Mfg Co Ltd ESD protection device
US7106563B2 (en) * 2001-01-05 2006-09-12 Maxronix International Co., Ltd. Electrostatic discharge protection circuit coupled on I/O pad
JP2007043032A (ja) * 2005-06-30 2007-02-15 Seiko Epson Corp 集積回路装置及び電子機器
US7312966B2 (en) * 2003-12-29 2007-12-25 Hynix Semiconductor Inc. Electrostatic discharge protection circuit
JP2009200083A (ja) * 2008-02-19 2009-09-03 Seiko Instruments Inc 半導体装置
JP2010153779A (ja) * 2008-12-24 2010-07-08 Magnachip Semiconductor Ltd 静電気放電保護回路
TW201104757A (en) * 2009-03-13 2011-02-01 Qualcomm Inc Gated diode having at least one lightly-doped drain (LDD) implant blocked and circuits and methods employing same

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05183109A (ja) * 1991-01-16 1993-07-23 Micron Technol Inc 静電放電回路
US6317306B1 (en) * 2000-03-10 2001-11-13 United Microelectronics Corp. Electrostatic discharge protection circuit
US6351364B1 (en) * 2000-03-17 2002-02-26 United Microelectronics Corp. Electrostatic discharge protection circuit
TW548819B (en) * 2000-11-17 2003-08-21 Taiwan Semiconductor Mfg Drain-doped electrostatic discharge protection circuit structure
US7106563B2 (en) * 2001-01-05 2006-09-12 Maxronix International Co., Ltd. Electrostatic discharge protection circuit coupled on I/O pad
JP2003203985A (ja) * 2001-03-19 2003-07-18 Nec Electronics Corp 半導体集積回路の静電保護回路
US6744610B2 (en) * 2001-05-09 2004-06-01 Faraday Technology Corp. Electrostatic discharge protection circuit
TW519747B (en) * 2001-11-02 2003-02-01 Taiwan Semiconductor Mfg Electrostatic discharge protection device and its manufacturing method
JP2004087755A (ja) * 2002-08-27 2004-03-18 Sansha Electric Mfg Co Ltd Ｅｓｄ防護手段を備えた半導体装置
US7312966B2 (en) * 2003-12-29 2007-12-25 Hynix Semiconductor Inc. Electrostatic discharge protection circuit
TW200601540A (en) * 2004-06-18 2006-01-01 United Microelectronics Corp Electrostatic discharge (ESD) protection MOS device and ESD circuitry thereof
TW200627621A (en) * 2005-01-18 2006-08-01 Taiwan Semiconductor Mfg Co Ltd ESD protection device
JP2007043032A (ja) * 2005-06-30 2007-02-15 Seiko Epson Corp 集積回路装置及び電子機器
JP2009200083A (ja) * 2008-02-19 2009-09-03 Seiko Instruments Inc 半導体装置
JP2010153779A (ja) * 2008-12-24 2010-07-08 Magnachip Semiconductor Ltd 静電気放電保護回路
TW201104757A (en) * 2009-03-13 2011-02-01 Qualcomm Inc Gated diode having at least one lightly-doped drain (LDD) implant blocked and circuits and methods employing same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI622155B (zh) * 2017-08-04 2018-04-21 奇景光電股份有限公司 靜電保護電路

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