本發(fā)明涉及一種靜電放電(ElectrostaticDischarge，ESD)保護(hù)控制電路及系統(tǒng)，尤其涉及一種可提升集成電路(IntegratedCircuit，IC)的輸出接點(OutputPad)上靜電放電保護(hù)能力的靜電放電保護(hù)控制電路及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的進(jìn)步，電路組件的尺寸縮減到微米以下的等級，使得集成電路(IntegratedCircuit，IC)的效率及速度大幅提升，然而，由于組件尺寸的縮小，可靠度問題的重要性也隨之而提升。其中，靜電放電(ElectrostaticDischarge，ESD)為最重要的可靠度問題之一。當(dāng)外界存在的靜電量相同的情形下，由于先進(jìn)工藝的電路組件具有較小的尺寸，其對靜電放電的耐受能力較差。因此，先進(jìn)工藝的電路組件更容易受到靜電放電的影響而損壞?，F(xiàn)有用來提升輸出接點(OutputPad)上靜電放電保護(hù)能力的電路設(shè)計有兩種。一種是自我保護(hù)方法，另一種則采用外接靜電放電保護(hù)單元(ESDProtectionCell)來協(xié)助執(zhí)行靜電放電保護(hù)。請參考圖1，圖1為一集成電路的一輸出接點進(jìn)行自我保護(hù)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖1繪出開漏極(opendrain)的電路結(jié)構(gòu)，其包括一輸出接點LX、一輸出晶體管100及一前級102。在上述開漏極電路結(jié)構(gòu)中，輸出晶體管100為一N型金氧半場效晶體管(N-typeMetalOxideSemiconductor(NMOS)Transistor)，其漏極(drainterminal)耦接于輸出接點LX。輸出晶體管100的柵極(gateterminal)則耦接于前級102，用來接收來自于前級102的控制信號。前級102包括一反相器104，用來輸出控制信號，以驅(qū)動輸出晶體管100的運作。在圖1的電路結(jié)構(gòu)中，輸出晶體管100的電路布置(layout)應(yīng)采用具有靜電放電耐受能力的布置規(guī)則，例如提高接觸點(contact)到多晶硅層(poly-Silayer)的距離及/或設(shè)置一硅 化物阻擋層(salicideblocklayer，SABlayer)。通過上述方式，輸出晶體管100可在未包括額外靜電放電保護(hù)單元的情形下，承受較高的靜電放電強(qiáng)度。然而，具有較高靜電放電耐受能力的布置規(guī)則通常需要占用較大面積，其往往伴隨著效率的下降，特別是當(dāng)輸出晶體管100是具有大面積的電源供應(yīng)晶體管的情況下，為了符合靜電放電保護(hù)的布置規(guī)則，布置面積更容易大幅增加。請參考圖2，圖2為連接一外接靜電放電保護(hù)單元200的一集成電路的一輸出接點的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2的電路結(jié)構(gòu)相似于圖1的電路結(jié)構(gòu)，故相同電路組件都以相同符號表示，兩者的主要差異在于，圖2還包括靜電放電保護(hù)單元200，其并聯(lián)于輸出晶體管100，當(dāng)靜電放電電流從輸出接點LX輸入時，靜電放電保護(hù)單元200可用來通過靜電放電電流。然而，在輸出晶體管100的柵極與漏極之間存在一寄生電容Cgd，當(dāng)一靜電放電電壓到達(dá)輸出接點LX時，所述靜電放電電壓會耦合至輸出晶體管100的柵極，使得輸出晶體管100在靜電放電保護(hù)單元200開啟以前先行開啟。若輸出晶體管100的布置結(jié)構(gòu)未符合足以承受高靜電放電的布置規(guī)則時，輸出晶體管100會因靜電放電電流的通過而燒毀，特別是當(dāng)輸出晶體管100是具有大面積的電源供應(yīng)晶體管的情況下，寄生電容Cgd的電容值較大，因而更容易將靜電放電的電壓信號耦合至柵極端。由此可知，現(xiàn)有靜電放電保護(hù)技術(shù)無法滿足電路的靜電放電保護(hù)需求。鑒于此，實有必要提供另一種電路結(jié)構(gòu)，以達(dá)到更佳的靜電放電保護(hù)效果。技術(shù)實現(xiàn)要素：因此，本發(fā)明的主要目的即在于提供一種可用于集成電路(IntegratedCircuit，IC)的輸出接點(OutputPad)的靜電放電(ElectrostaticDischarge，ESD)保護(hù)控制電路及系統(tǒng)，以在不影響集成電路正常運作的情況下，達(dá)到更佳的靜電放電保護(hù)效果。本發(fā)明公開了一種靜電放電保護(hù)控制電路，用于一集成電路的一輸出接點。所述靜電放電保護(hù)控制電路包括一輸出驅(qū)動裝置及一控制開關(guān)。所述輸出驅(qū)動裝置耦接于所述輸出接點，所述輸出驅(qū)動裝置包括一第一輸出晶體管，可用來輸出電源或信號至所述輸出接點。所述控制開關(guān)可用來提升所述輸出接點上的靜電放電保護(hù)能力。所述控制開關(guān)包括一第一端、一第二端及一控制端。所述第一端耦接于所述第一輸出晶體管的一柵極；所述第二端耦接于一接地端；所述控制端耦接于一第一電源供應(yīng)端。本發(fā)明還公開了一種靜電放電保護(hù)系統(tǒng)，用于一集成電路的一輸出接點。所述靜電放電保護(hù)系統(tǒng)包括一輸出驅(qū)動裝置、一前級、一靜電放電保護(hù)單元(ESDProtectionCell)及一控制開關(guān)。所述輸出驅(qū)動裝置耦接于所述輸出接點，所述輸出驅(qū)動裝置包括一輸出晶體管，可用來輸出電源或信號至所述輸出接點。所述前級耦接于所述輸出驅(qū)動裝置，可用來從一電源供應(yīng)端接收電源。所述靜電放電保護(hù)單元耦接于所述輸出接點。所述控制開關(guān)可用來提升所述輸出接點上的靜電放電保護(hù)能力。所述控制開關(guān)包括一第一端、一第二端及一控制端。所述第一端耦接于所述第一輸出晶體管的一柵極；所述第二端耦接于一接地端；所述控制端耦接于所述電源供應(yīng)端。附圖說明圖1為一集成電路的一輸出接點進(jìn)行自我保護(hù)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為連接一外接靜電放電保護(hù)單元的一集成電路的一輸出接點的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖3A及圖3B為本發(fā)明實施例一靜電放電保護(hù)系統(tǒng)的示意圖。圖4為靜電放電保護(hù)系統(tǒng)的一種實施方式的示意圖。圖5A及圖5B為本發(fā)明實施例另一靜電放電保護(hù)系統(tǒng)的示意圖。圖6A及圖6B為本發(fā)明實施例又一靜電放電保護(hù)系統(tǒng)的示意圖。其中，附圖標(biāo)記說明如下：LX輸出接點Cgd寄生電容VDD、VDDA電源供應(yīng)端GND接地端100、310、510、610、620輸出晶體管102、302前級104、303、603_1、603_2反相器200、304、504靜電放電保護(hù)單元30、50靜電放電保護(hù)系統(tǒng)300輸出驅(qū)動裝置308、608_1、608_2控制開關(guān)408P型金氧半場效晶體管具體實施方式請參考圖3A及圖3B，圖3A及圖3B為本發(fā)明實施例一靜電放電(ElectrostaticDischarge，ESD)保護(hù)系統(tǒng)30的示意圖。靜電放電保護(hù)系統(tǒng)30包括一集成電路(IntegratedCircuit，IC)的一輸出接點(OutputPad)LX、一輸出驅(qū)動裝置300、一前級302、一靜電放電保護(hù)單元(ESDProtectionCell)304及一控制開關(guān)308。輸出驅(qū)動裝置300耦接于輸出接點LX，其包括一輸出晶體管310，可用來輸出電源或信號至輸出接點LX。舉例來說，若輸出晶體管310為一電源供應(yīng)晶體管時，輸出晶體管310會輸出電源至輸出接點LX。前級302耦接于輸出驅(qū)動裝置300，可從一電源供應(yīng)端VDD接收電源，并驅(qū)動輸出晶體管310輸出電源或信號。前級302包括一反相器303，用來輸出控制信號以驅(qū)動輸出晶體管310。靜電放電保護(hù)單元304耦接于輸出接點LX，其可從外部并聯(lián)輸出晶體管310，以在靜電放電到達(dá)輸出接點LX時，用來接收靜電放電電流?？刂崎_關(guān)308可在導(dǎo)通時提升輸出接點LX上的靜電放電保護(hù)能力。如圖3A及圖3B所示，控制開關(guān)308的一第一連接端點耦接于輸出晶體管310的柵極(gateterminal)，控制開關(guān)308的一第二連接端點耦接 于接地端GND，控制開關(guān)308的控制端則耦接于電源供應(yīng)端VDD。詳細(xì)來說，控制開關(guān)308可由一控制電路來實現(xiàn)，用來提升輸出接點上的靜電放電保護(hù)能力。換言之，當(dāng)靜電放電到達(dá)時，控制開關(guān)308可避免輸出晶體管310因其寄生電容Cgd的耦合而燒毀，進(jìn)而解決圖2的電路結(jié)構(gòu)發(fā)生的問題。更明確來說，輸出晶體管310為一N型金氧半場效晶體管(N-typeMetalOxideSemiconductor(NMOS)Transistor)，控制開關(guān)308受控于電源供應(yīng)端VDD，而電源供應(yīng)端VDD可供應(yīng)電源至前級302或進(jìn)一步供應(yīng)電源至集成電路中其它組件。在此情況下，當(dāng)集成電路的電源關(guān)閉時，電源供應(yīng)端VDD為浮動狀態(tài)(floating)，并控制控制開關(guān)308導(dǎo)通，以將輸出晶體管310的柵極電壓拉至零電位，進(jìn)而避免輸出晶體管310開啟，如圖3A所示。當(dāng)集成電路的電源開啟時，電源供應(yīng)端VDD可控制控制開關(guān)308斷開，以避免控制開關(guān)308影響輸出晶體管310的正常運作，如圖3B所示。關(guān)于靜電放電保護(hù)控制電路的詳細(xì)運作原理如表1所示：VDD控制開關(guān)308輸出晶體管310正常運作開啟斷開正常運作靜電放電關(guān)閉導(dǎo)通關(guān)閉表1在一實施例中，控制開關(guān)308可通過一P型金氧半場效晶體管(P-typeMetalOxideSemiconductor(PMOS)Transistor)來實現(xiàn)。請參考圖4，圖4為靜電放電保護(hù)系統(tǒng)30的一種實施方式的示意圖。圖4的電路結(jié)構(gòu)相似于圖3A及圖3B的電路結(jié)構(gòu)，故相同電路組件都以相同符號表示。如圖4所示，控制開關(guān)308可由一P型金氧半場效晶體管408來實現(xiàn)，P型金氧半場效晶體管408的源極(sourceterminal)連接于輸出晶體管310的柵極，P型金氧半場效晶體管408的漏極(drainterminal)連接于接地端GND，P型金氧半場效晶體管408的柵極則連接于電源供應(yīng)端VDD，使得電源供應(yīng)端VDD可控制P型金氧半場效晶體管408的運作。P型金氧半場效晶體管408的基極(bulkterminal)可連接至電源供應(yīng)端VDD或輸出晶體管310的柵極。如此 一來，控制開關(guān)308只需通過單一P型金氧半場效晶體管來實現(xiàn)，也就是說，一P型金氧半場效晶體管即足以有效改善輸出接點的靜電放電耐受能力。詳細(xì)來說，當(dāng)集成電路的電源關(guān)閉時，電源供應(yīng)端VDD為浮動狀態(tài)以開啟P型金氧半場效晶體管408，P型金氧半場效晶體管408并將輸出晶體管310的柵極電壓拉至零電位，以在靜電放電到達(dá)時，避免輸出晶體管310因其寄生電容Cgd的耦合而燒毀。另一方面，當(dāng)集成電路的電源開啟時，電源供應(yīng)端VDD可達(dá)到一較高電壓電平，以關(guān)閉P型金氧半場效晶體管408，進(jìn)而避免P型金氧半場效晶體管408影響輸出晶體管310的正常運作。關(guān)于P型金氧半場效晶體管408所實現(xiàn)的靜電放電保護(hù)控制電路的詳細(xì)運作原理如表2所示：表2在另一實施例中，控制開關(guān)308也可由一N型金氧半場效晶體管來實現(xiàn)，所述N型金氧半場效晶體管的漏極連接于輸出晶體管310的柵極，所述N型金氧半場效晶體管的源極連接于接地端GND，所述N型金氧半場效晶體管的柵極則通過一反相器耦接于電源供應(yīng)端VDD，使得電源供應(yīng)端VDD可通過反相器控制N型金氧半場效晶體管的運作。值得注意的是，本發(fā)明提供了一種可提升集成電路的輸出接點上靜電放電保護(hù)能力的靜電放電保護(hù)控制電路及系統(tǒng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)可據(jù)此進(jìn)行修飾或變化，而不限于此。舉例來說，輸出晶體管可用來輸出信號或電源。若輸出晶體管輸出電源時，所述輸出晶體管可以是一電源供應(yīng)晶體管，而輸出接點可以是一電源輸出接點。需注意的是，靜電放電保護(hù)控制電路更適用于電源供應(yīng)晶體管，這是因為電源供應(yīng)晶體管的尺寸往往較大，且更容易受 到寄生電容Cgd將靜電放電電壓耦合至柵極的影響，進(jìn)而開啟電源供應(yīng)晶體管，但靜電放電保護(hù)控制電路的應(yīng)用不應(yīng)以此為限。除此之外，在上述實施例中，靜電放電保護(hù)控制電路應(yīng)用于開漏極(opendrain)的電路結(jié)構(gòu)，但在其它實施例中，靜電放電保護(hù)控制電路也可應(yīng)用于其它電路結(jié)構(gòu)。舉例來說，請參考圖5A及圖5B，圖5A及圖5B為本發(fā)明實施例另一靜電放電保護(hù)系統(tǒng)50的示意圖。圖5A及圖5B的靜電放電保護(hù)系統(tǒng)50相似于圖3A及圖3B的靜電放電保護(hù)系統(tǒng)30，故相同電路組件都以相同符號表示。靜電放電保護(hù)系統(tǒng)50與靜電放電保護(hù)系統(tǒng)30的主要差異在于，靜電放電保護(hù)系統(tǒng)50中的輸出驅(qū)動裝置300還包括一輸出晶體管510，其為P型金氧半場效晶體管，其中，P型金氧半場效輸出晶體管510與N型金氧半場效輸出晶體管310共同運作，以輸出信號或電源至輸出接點LX。此外，P型金氧半場效輸出晶體管510還從另一電源供應(yīng)端VDDA接收電源，電源供應(yīng)端VDDA不同于用來供應(yīng)電源至前級302的電源供應(yīng)端VDD。電源供應(yīng)端VDDA也連接于一靜電放電保護(hù)單元504。詳細(xì)來說，如圖5A所示，當(dāng)集成電路的電源關(guān)閉時，電源供應(yīng)端VDD為浮動狀態(tài)，并控制控制開關(guān)308導(dǎo)通，以將輸出晶體管310及510的柵極電壓拉至零電位，進(jìn)而避免靜電放電到達(dá)時，輸出晶體管310因其寄生電容Cgd的耦合而開啟。由于輸出晶體管510為一P型金氧半場效晶體管，因此輸出晶體管510會開啟。在此情況下，當(dāng)靜電放電到達(dá)輸出接點LX時，部分靜電放電電流可通過靜電放電保護(hù)單元304流到接地端GND，其它靜電放電電流則通過P型金氧半場效晶體管510、靜電放電保護(hù)單元504，再流到接地端GND。需注意的是，一般金氧半場效晶體管都具有寄生二極管，而靜電放電電流可由順偏(forwardbias)方向流經(jīng)輸出晶體管510的寄生二極管，如圖5A及圖5B所示。如此一來，輸出晶體管510不會因順偏方向的電流而燒毀，且上述電流可通過靜電放電保護(hù)單元504流到接地端GND。另一方面，如圖5B所示，當(dāng)集成電路的電源開啟時，電源供應(yīng)端VDD 可控制控制開關(guān)308斷開。由于控制開關(guān)308已斷開，將不會影響輸出晶體管310及510的正常運作。請參考圖6A及圖6B，圖6A及圖6B為本發(fā)明實施例又一靜電放電保護(hù)系統(tǒng)60的示意圖。圖6A及圖6B的靜電放電保護(hù)系統(tǒng)60相似于圖5A及圖5B的靜電放電保護(hù)系統(tǒng)50，故相同電路組件都以相同符號表示。靜電放電保護(hù)系統(tǒng)60與靜電放電保護(hù)系統(tǒng)50的主要差異在于，靜電放電保護(hù)系統(tǒng)60中的輸出驅(qū)動裝置300所包括的兩個輸出晶體管610及620都是N型金氧半場效晶體管，其分別通過前級302中的反相器603_1及603_2來驅(qū)動，因此需要使用兩個控制開關(guān)608_1及608_2，其中，控制開關(guān)608_1可用來控制輸出晶體管610，控制開關(guān)608_2可用來控制輸出晶體管620。詳細(xì)來說，如圖6A所示，當(dāng)集成電路的電源關(guān)閉時，電源供應(yīng)端VDD為浮動狀態(tài)，并控制控制開關(guān)608_1及608_2導(dǎo)通。在此情況下，輸出晶體管610的柵極電壓被拉至零電位，以關(guān)閉輸出晶體管610，而輸出晶體管620的柵極電壓被拉至相等于輸出晶體管620的源極電壓，以避免輸出晶體管620開啟(因為當(dāng)控制開關(guān)608_2導(dǎo)通時，輸出晶體管620的柵極－源極電壓持續(xù)為零)。如此一來，輸出晶體管610及620都未開啟，因此靜電放電電流會從輸出接點LX流至靜電放電保護(hù)單元304。另一方面，如圖6B所示，當(dāng)集成電路的電源開啟時，電源供應(yīng)端VDD可控制控制開關(guān)608_1及608_2斷開。由于控制開關(guān)608_1及608_2已斷開，將不會影響輸出晶體管610及620的正常運作。值得注意的是，在靜電放電保護(hù)系統(tǒng)50及60中，輸出驅(qū)動裝置300可從電源供應(yīng)端VDDA接收電源，電源供應(yīng)端VDDA不同于供應(yīng)電源至前級302的電源供應(yīng)端VDD。在多數(shù)高輸出電壓的電路系統(tǒng)中，較高的輸出電壓是由具有較低工作電壓的前級來驅(qū)動。因此，在靜電放電保護(hù)系統(tǒng)50及60中，電源供應(yīng)端VDDA會輸出較高電壓(如30伏特)，以應(yīng)用于輸出的需求， 而電源供應(yīng)端VDD會輸出較低電壓(如5伏特)至前級，使前級的運作速度較快且耗電量較小。需注意的是，當(dāng)控制開關(guān)受控于也供應(yīng)電源至輸出驅(qū)動裝置的電源供應(yīng)端時，也就是電源供應(yīng)端VDD與電源供應(yīng)端VDDA相同的情況下，本發(fā)明的靜電放電保護(hù)系統(tǒng)將無法運作，這是因為當(dāng)靜電放電到達(dá)時，靜電放電電壓會傳送至輸出驅(qū)動裝置的電源供應(yīng)端，進(jìn)而關(guān)閉控制開關(guān)中的晶體管(例如P型金氧半場效晶體管408)。由此可知，本發(fā)明的靜電放電保護(hù)控制電路及系統(tǒng)可提升輸出接點上的靜電放電能力。上述功效已在0.18微米雙極－互補(bǔ)金屬氧化半導(dǎo)體－雙重擴(kuò)散金屬氧化半導(dǎo)體(Bipolar-CMOS-DMOS，BCD)工藝上進(jìn)行驗證。舉例來說，設(shè)置有一第一靜電放電保護(hù)單元的輸出接點及輸出驅(qū)動裝置具有人體放電模式(HumanBodyModel，HBM)下低于2千伏特以及機(jī)器放電模式(MachineModel，MM)下低于200伏特的靜電放電效率。若上述電路加入一控制開關(guān)(例如一P型金氧半場效晶體管)用來控制輸出驅(qū)動裝置的柵極時，靜電放電效率可提升至人體放電模式下3千伏特以及機(jī)器放電模式下250伏特。在另一范例中，設(shè)置有一第二靜電放電保護(hù)單元的相同輸出接點及輸出驅(qū)動裝置具有人體放電模式下低于8千伏特以及機(jī)器放電模式下低于200伏特的靜電放電效率。若上述電路加入一控制開關(guān)(例如一P型金氧半場效晶體管)用來控制輸出驅(qū)動裝置的柵極時，靜電放電效率可提升至人體放電模式下8千伏特以及機(jī)器放電模式下500伏特。由上述驗證結(jié)果可知，本發(fā)明的靜電放電保護(hù)控制電路及系統(tǒng)能夠使效率較差的靜電放電保護(hù)單元變得有效。對于效率足夠的靜電放電保護(hù)單元而言，本發(fā)明可進(jìn)一步提升所述靜電放電保護(hù)單元的效率，以實現(xiàn)更強(qiáng)的靜電放電耐受能力。綜上所述，本發(fā)明提供了一種靜電放電保護(hù)控制電路及系統(tǒng)，用于集成電路的輸出接點。一控制開關(guān)(例如P型金氧半場效晶體管)可耦接于輸出晶體管的柵極與電源供應(yīng)端之間，輸出晶體管并耦接于輸出接點，使得電源供應(yīng)端可在集成電路的電源關(guān)閉時關(guān)閉輸出晶體管，進(jìn)而避免靜電放電到達(dá)輸出接點時，輸出晶體管因其寄生電容Cgd的耦合而開啟。因此，來自于輸出接點的靜電放電電流會通過靜電放電保護(hù)單元，而不是輸出晶體管。如此 一來，本發(fā)明的實施例可改善輸出接點上的靜電放電耐受能力。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3