專利名稱：集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于集成電路的保護(hù)電路，特別是涉及一種集成電路的過度電性 應(yīng)力(EOS)保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體集成電路通常設(shè)計(jì)成須在特定電壓或電壓范圍內(nèi)運(yùn)作。當(dāng)輸入電壓超過特 定電壓或電壓范圍時(shí)，集成電路就會(huì)失效，甚至損壞。這類異?；蛴泻Φ妮斎腚妷阂话惴Q為 過度電性應(yīng)力(electrical overstress, EOS) 0鑒于過度電性應(yīng)力，例如電性突波(spike)，在一般的電路應(yīng)用上是不可避免的， 因此亟需提出一種用于集成電路的保護(hù)電路，以避免集成電路的失常或損壞。由此可見，上述現(xiàn)有的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然 仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不費(fèi) 盡心思來謀求解決之道，但長(zhǎng)久以來一直未見適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒有 適切結(jié)構(gòu)能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新 型的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極 需改進(jìn)的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出一種用于集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，以避免集 成電路的失常或損壞。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出 的一種集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其包含多個(gè)串聯(lián)電阻，其電性連接于一輸入端 及一輸出端之間；一模式控制開關(guān)，其電性連接于該輸出端及一接地端之間；以及一偏壓 電路，其電性連接于該輸入端，用以產(chǎn)生一模式控制信號(hào)以控制該模式控制開關(guān)；其中，該 偏壓電路所產(chǎn)生的該模式控制信號(hào)使得該模式控制開關(guān)在一正常模式下為開斷，而在一過 度電性應(yīng)力模式下為閉合。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其中所述的串聯(lián)電阻的數(shù)量是取決 于，在該過度電性應(yīng)力模式下，能使跨于每一該電阻的壓降低于一特定的操作電壓。前述的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其中每一該電阻為一電阻連接型態(tài)的 金氧半電晶體(MOS)。前述的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其中所述的偏壓電路包含一分壓器， 用以將一輸入電壓分配于多個(gè)組成元件之間，其中該模式控制信號(hào)由該些組成元件之間的 一節(jié)點(diǎn)所提供。前述的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其中所述的組成元件為一電阻元件。前述的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其中所述的電組元件為一電阻連接型態(tài)的金氧半電晶體(MOS)。前述的集成電路 的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其更包含一第二模式控制開關(guān)，其一 端耦接于該偏壓電路，而另一端提供該模式控制信號(hào)并與一電流源連接，其中，該第二模式 控制開關(guān)在該正常模式下為開斷的，而在該過度電性應(yīng)力模式下為閉合的。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的 一種集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其包含多個(gè)串聯(lián)的壓控式電阻，其電性連接于一 輸入端及一輸出端之間；一模式控制開關(guān)，其電性連接于該輸出端及一接地端之間；以及 一偏壓電路，連接于該輸入端，用以產(chǎn)生一模式控制信號(hào)以控制該模式控制開關(guān)，并產(chǎn)生至 少一控制信號(hào)來控制至少一該壓控式電阻；其中，該偏壓電路所產(chǎn)生的該模式控制信號(hào)使 得該模式控制開關(guān)在一正常模式下為開斷，而在一過度電性應(yīng)力模式下為閉合，且所產(chǎn)生 的該控制信號(hào)使得該壓控式電阻在該過度電性應(yīng)力模式下的阻抗高于在該正常模式下的 阻抗。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其中所述的串聯(lián)的壓控式電阻的數(shù)量 是取決于，在該過度電性應(yīng)力模式下，能使跨于每一該壓控式電阻的壓降低于一特定的操 作電壓。前述的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其中所述的偏壓電路包含一分壓器， 用以將一輸入電壓分配于多個(gè)組成元件之間，其中該模式控制信號(hào)和該控制信號(hào)由該些組 成元件之間的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)所提供。前述的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其中所述的組成元件是為一電阻元 件。前述的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其中所述的電組元件為一電阻連接型 態(tài)的金氧半電晶體(MOS)。前述的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其更包含一額外模式控制開關(guān)，其一 端耦接于該偏壓電路的內(nèi)部一節(jié)點(diǎn)，而另一端提供該模式控制信號(hào)并與一電流源連接，其 中，該額外模式控制開關(guān)在該正常模式下為開斷的，而在該過度電性應(yīng)力模式下為閉合的。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明 集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果本發(fā)明的集成電路的過 度電性應(yīng)力保護(hù)電路，可避免集成電路的失常或損壞。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


圖IA顯示本發(fā)明第一實(shí)施例的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路。圖IB顯示類似于圖IA所示實(shí)施例的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路。圖2A和圖2B分別顯示在正常模式和過度電性應(yīng)力模式下，圖IB的實(shí)施電路圖及 其相關(guān)參數(shù)。圖3A顯示本發(fā)明第二實(shí)施例的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路。圖3B顯示類似于圖3A所示實(shí)施例的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路。
10:集成電路 12:偏壓電路Ra、Rb、Rc、Rl、R2、R3 電阻Sm 模式控制開關(guān)Sm2 第二模式控制開關(guān)Sm3 第三模式控制開關(guān)Vin:輸入端/輸入電壓Vout 輸出端/輸出電壓Vm:模式控制信號(hào)I:電流源VRa、VRb、VRc 壓控式電阻Vcl、Vc2、Vc3 控制信號(hào)
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合 附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路其具體實(shí)施方 式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參考圖式的較佳實(shí) 施例的詳細(xì)說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過具體實(shí)施方式
的說明，當(dāng)可對(duì)本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目 的所采取的技術(shù)手段及功效得以更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說 明之用，并非用來對(duì)本發(fā)明加以限制。圖IA顯示本發(fā)明第一實(shí)施例的集成電路10的過度電性應(yīng)力(EOS)保護(hù)電路。雖 然本實(shí)施例以3. 3伏特的集成電路作為例示，然而本發(fā)明亦可適用于其他不同操作電壓的 集成電路。為了避免集成電路(IC) 10遭受損壞，一般會(huì)在集成電路10之前使用過度電性應(yīng) 力保護(hù)電路予以保護(hù)。在本實(shí)施例中，過度電性應(yīng)力保護(hù)電路主要包含多個(gè)串聯(lián)的電阻 Ra-Rc、一偏壓電路(bias circuit) 12 以及一模式控制開關(guān)(mode-control switch) Sm。具 體來說，串聯(lián)的電阻Ra-Rc電性連接于過度電性應(yīng)力保護(hù)電路的輸入端Vin及輸出端Vout 之間。偏壓電路12電性耦接于輸入端Vin，用以產(chǎn)生一模式控制信號(hào)Vm以控制模式控制開 關(guān)Sm。而模式控制開關(guān)Sm則電性連接于輸出端Vout及接地端(或Vss)之間。在一實(shí)施 例中，偏壓電路12包含一分壓器，其將輸入電壓Vin分配于多個(gè)組成元件之間，如圖IA所 示的串聯(lián)電阻R1-R3。例如，模式控制信號(hào)Vm可由電阻R2和電阻R3之間的節(jié)點(diǎn)所提供。在正常模式下，例如當(dāng)過度電性應(yīng)力保護(hù)電路的輸入電壓Vin大約為1.8伏特時(shí)， 偏壓電路12因而產(chǎn)生一相應(yīng)的低位準(zhǔn)模式控制信號(hào)Vm來開斷(open)模式控制開關(guān)Sm。 在一具體實(shí)施例中，低位準(zhǔn)模式控制信號(hào)Vm于正常模式下約為0. 6伏特。由于集成電路10 的高輸入阻抗，因而可忽略跨于電阻Ra-Rc的壓降。另一方面，在過度電性應(yīng)力(EOS)模式下，當(dāng)過度電性應(yīng)力保護(hù)電路的輸入電壓 Vin大約為10伏特時(shí)，偏壓電路12會(huì)產(chǎn)生一相應(yīng)的高位準(zhǔn)模式控制信號(hào)Vm來閉合(close) 模式控制開關(guān)Sm。在一具體實(shí)施例中，高位準(zhǔn)模式控制信號(hào)Vm于EOS模式下約為3. 3伏特。 因此，輸出電壓會(huì)被拉至低位準(zhǔn)。在此同時(shí)，絕大部份的過度電性應(yīng)力(EOS)電壓會(huì)被分配 于串聯(lián)的電阻Ra-Rc之間，使得跨于每一電阻Ra、Rb、Rc的壓降低于3. 3伏特，以確保任一 電阻Ra、Rb、Rc不會(huì)失?；驌p壞。一般而言，串聯(lián)電阻的數(shù)量是取決于，在EOS模式下，能使 跨于每一電阻的壓降低于一特定的操作電壓(例如本例子中的3.3伏特)，以確保每一電阻 免于失?；驌p壞。而所述的電阻可為電阻連接型態(tài)的金氧半電晶體(M0S transistor).圖IB顯示類似于圖IA所示實(shí)施例的集成電路10的過度電性應(yīng)力(EOS)保護(hù)電路。本實(shí)施例在架構(gòu)和操作上都與前一實(shí)施例(圖1A)相似，較大的差異在于本實(shí)施例的 偏壓電路12更包含一第二模式控制開關(guān)Sm2。第二模式控制開關(guān)Sm2的一端耦接于電阻 R2，R3之間，而另一端則提供模式控制信號(hào)Vm并與一微弱電流源I連接。具體來說，在正 常模式下，第二模式控制開關(guān)Sm2是開斷的，且模式控制信號(hào)Vm會(huì)經(jīng)由電流源I而被拉至 低位準(zhǔn)，以確保模式控制開關(guān)Sm被開斷。換句話說，第二模式控制開關(guān)Sm2用以防止模式 控制開關(guān)Sm在正常模式下被錯(cuò)誤地閉合。圖2A、圖2B分別顯示圖IB在正常模式下以及在過度電性應(yīng)力(EOS)模式下的實(shí) 施電路及相關(guān)參數(shù)。具體來說，每一個(gè)串聯(lián)的電阻R1-R3為電阻連接型態(tài)的P型金氧半電晶 體(PMOS)。例如，將閘極和汲極短路以形成電阻連接型態(tài)的金氧半電晶體。模式控制開關(guān) Sm可為N型金氧半電晶體(NMOS)，第二模式控制開關(guān)Sm2可為P型金氧半電晶體(PMOS)， 而電流源I是由電阻所組成。如圖2A所示，在正常模式下，第二模式控制開關(guān)Sm2是開斷(OFF)的，使得模式控 制開關(guān)Sm的閘極被拉至低位準(zhǔn)，因而開斷了模式控制開關(guān)Sm。如圖2B所示，在過度電性應(yīng) 力(EOS)模式下，第二模式控制開關(guān)Sm 2是閉合(ON)的，使得模式控制開關(guān)Sm的閘極接收 一高電壓(例如3. 1伏特)，因而閉合了模式控制開關(guān)Sm。圖3A顯示本發(fā)明第二實(shí)施例的集成電路10的過度電性應(yīng)力(EOS)保護(hù)電路。本 實(shí)施例在結(jié)構(gòu)和操作上都與第一實(shí)施例(圖1A)相似，較大的差異在于本實(shí)施例的串聯(lián)電 阻Ra-Rc是由串聯(lián)的壓控式電阻(vo 1 tage-contro 11 ed resi stor) VRa-VRc所取代，使得阻 值在正常模式下變低，而在過度電性應(yīng)力(EOS)模式下變高。壓控式電阻VRa-VRc的阻值可 分別藉由偏壓電路12所提供的控制信號(hào)Vcl-Vc3來控制。在一實(shí)施例中，壓控式電阻VRa 是由電阻R1、R2之間節(jié)點(diǎn)提供的控制信號(hào)Vcl所控制；壓控式電阻VRb是由電阻R2、R3之 間節(jié)點(diǎn)提供的控制信號(hào)Vc2所控制；而壓控式電阻VRc是由電阻R3和接地端之間節(jié)點(diǎn)提供 的控制信號(hào)Vc3所控制。值得注意的是，本實(shí)施例中的控制信號(hào)Vc2同于模式控制信號(hào)Vm。圖3B顯示類似于圖3A所示實(shí)施例的集成電路10的過度電性應(yīng)力(EOS)保護(hù)電 路。本實(shí)施例在架構(gòu)和操作上都與前一實(shí)施例(圖3A)相似，較大的差異在于本實(shí)施例的 偏壓電路12更包含一第二模式控制開關(guān)Sm2以及一微弱電流源I，其類似于圖IB所示。此 夕卜，偏壓電路12還包含一第三模式控制開關(guān)(亦稱為一額外模式控制開關(guān))Sm3，其一端耦 接于偏壓電路12內(nèi)部的一節(jié)點(diǎn)(例如電阻R1、R2之間的節(jié)點(diǎn))，而另一端與微弱電流源I 連接。在操作上，第二模式控制開關(guān)Sm2在正常模式下是開斷的，使得控制信號(hào)Vc2經(jīng)由 電流源I被拉至低位準(zhǔn)，且降低了壓控式電阻VRb的阻抗。而在過度電性應(yīng)力模式下，第 二模式控制開關(guān)Sm2是閉合的，使得控制信號(hào)Vc2被拉至高位準(zhǔn)，且增加了壓控式電阻VRb 的阻抗。同樣地，第三模式控制開關(guān)Sm3在正常模式下是開斷的，使得控制信號(hào)Vcl經(jīng)由電 流源I被拉至低位準(zhǔn)，且降低了壓控式電阻VRa的阻抗。而在過度電性應(yīng)力模式下，第三模 式控制開關(guān)Sm3是閉合的，使得控制信號(hào)Vcl被拉至高位準(zhǔn)，且增加了壓控式電阻VRa的阻 抗。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖 然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例， 但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì) 對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其特征在于其包含多個(gè)串聯(lián)電阻，其電性連接于一輸入端及一輸出端之間；一模式控制開關(guān)，其電性連接于該輸出端及一接地端之間；以及一偏壓電路，其電性連接于該輸入端，用以產(chǎn)生一模式控制信號(hào)以控制該模式控制開關(guān)；其中，該偏壓電路所產(chǎn)生的該模式控制信號(hào)使得該模式控制開關(guān)在一正常模式下為開 斷，而在一過度電性應(yīng)力模式下為閉合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其特征在于其中所述的 串聯(lián)電阻的數(shù)量是取決于，在該過度電性應(yīng)力模式下，能使跨于每一該電阻的壓降低于一 特定的操作電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其特征在于其中每一該 電阻為一電阻連接型態(tài)的金氧半電晶體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其特征在于其中所述的 偏壓電路包含一分壓器，用以將一輸入電壓分配于多個(gè)組成元件之間，其中該模式控制信 號(hào)由該些組成元件之間的一節(jié)點(diǎn)所提供。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其特征在于其中所述的 組成元件為一電阻元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其特征在于其中所述的 電組元件為一電阻連接型態(tài)的金氧半電晶體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其特征在于其更包含一 第二模式控制開關(guān)，其一端耦接于該偏壓電路，而另一端提供該模式控制信號(hào)并與一電流 源連接，其中，該第二模式控制開關(guān)在該正常模式下為開斷的，而在該過度電性應(yīng)力模式下 為閉合的。
8.一種集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其特征在于其包含多個(gè)串聯(lián)的壓控式電阻，其電性連接于一輸入端及一輸出端之間；一模式控制開關(guān)，其電性連接于該輸出端及一接地端之間；以及一偏壓電路，連接于該輸入端，用以產(chǎn)生一模式控制信號(hào)以控制該模式控制開關(guān)，并產(chǎn) 生至少一控制信號(hào)來控制至少一該壓控式電阻；其中，該偏壓電路所產(chǎn)生的該模式控制信號(hào)使得該模式控制開關(guān)在一正常模式下為開 斷，而在一過度電性應(yīng)力模式下為閉合，且所產(chǎn)生的該控制信號(hào)使得該壓控式電阻在該過 度電性應(yīng)力模式下的阻抗高于在該正常模式下的阻抗。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其特征在于其中所述的 串聯(lián)的壓控式電阻的數(shù)量是取決于，在該過度電性應(yīng)力模式下，能使跨于每一該壓控式電 阻的壓降低于一特定的操作電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其特征在于其中所述 的偏壓電路包含一分壓器，用以將一輸入電壓分配于多個(gè)組成元件之間，其中該模式控制 信號(hào)和該控制信號(hào)由該些組成元件之間的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)所提供。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其特征在于其中所述 的組成元件為一電阻元件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其特征在于其中所述 的電組元件為一電阻連接型態(tài)的金氧半電晶體。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其特征在于其更包含 一額外模式控制開關(guān)，其一端耦接于該偏壓電路的內(nèi)部一節(jié)點(diǎn)，而另一端提供該模式控制 信號(hào)并與一電流源連接，其中，該額外模式控制開關(guān)在該正常模式下為開斷的，而在該過度 電性應(yīng)力模式下為閉合的。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種用于集成電路的過度電性應(yīng)力保護(hù)電路，其包含多個(gè)串聯(lián)電阻、一模式控制開關(guān)以及一偏壓電路。串聯(lián)電阻電性連接于輸入端及輸出端之間，且模式控制開關(guān)電性連接于輸出端及接地端之間。偏壓電路連接于輸入端，用以產(chǎn)生一模式控制信號(hào)以控制模式控制開關(guān)。其中，偏壓電路所產(chǎn)生的模式控制信號(hào)使得模式控制開關(guān)在正常模式下為開斷，而在過度電性應(yīng)力模式下為閉合。
文檔編號(hào)H02H9/04GK102044866SQ20101018915
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日
發(fā)明者張鐵諺, 林宏穗, 黃崇銘 申請(qǐng)人:奇景光電股份有限公司