[发明专利]集成电路的输出驱动器的共享静电放电保护

说明书

技术领域

揭示于本说明书内的实施例是有关于集成电路元件(IC)。更具体言之，该等实施例是有关于IC内的输出驱动器的静电放电(electrostatic discharge)保护。

背景技术

静电放电(ESD)事件是指介于二个不同电位的物体间电流的暂时性陡峭流动。对于集成电路元件(IC)而言，ESD有时会是一个严重的问题，因为在ESD事件中产生的大规模电位变化和电流流动可能损伤硅接面以及氧化物绝缘体。ESD事件对IC的损伤即使不打坏IC使其无法运作亦可能降低硅基式IC的效能。

集成电路的电荷增长可能肇始于各种不同原因，其中许多情形是产生于IC的产制、组配、测试或使用期间。因此，IC在组配和销售之前和之后均可能意外遭受ESD事件。实施ESD保护机制的目的在于保护IC内部易于受到ESD事件损坏的元件。此等易受损元件基本上是输出至IC外部节点或与该等节点有接触的元件。当ESD保护机制在ESD事件期间被致能时，其对ESD事件期间产生的大量电流提供替代性的电流通道。该等替代性通道试图控制电流绕过易受损元件，而有效跳过IC中对ESD敏感的部分。

当使用金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)元件做为输出驱动器时，该MOSFET元件中一汲极(drain)端耦接至一输出接垫。在此组态中，MOSFET元件透过输出接垫与外部环境接触。此种接触使得MOSFET元件易于ESD事件中受损。保护MOSFET元件免于ESD事件伤害的方式之一是利用MOSFET元件结构中固有的寄生双载子接面晶体管。例如，在N型MOSFET(NFET)结构中存在一寄生N-P-N双载子接面晶体管(寄生BJT)。一般而言，上述寄生BJT并非一高效用元件，故在NFET元件的正常运作中并无作用。然而，ESD事件期间产生的高电压位准可以在NFET元件中起始一骤返(snapback)模式，从而致能该寄生BJT。当NFET运作于骤返模式时，该寄生BJT具有一高电流承载容量而可以使ESD事件产生的电流安全地通过NFET元件结构。当制成适当尺寸时，寄生BJT可以对NFET元件提供ESD保护，使其不致降低NFET元件的预定功能。

发明内容

揭示于本说明书内的实施例是有关于集成电路元件(IC)，特别是关于IC内的电路对于静电放电(ESD)事件的保护。本发明一实施例可包含一种用以保护IC内金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)输出驱动器使其免于ESD事件伤害的系统。此系统可以包含位于一共用IC扩散材料内的一第一MOSFET输出驱动器和一第二MOSFET输出驱动器。此系统可以包含一接触环配置于该共用IC扩散材料内并沿着环绕该第一MOSFET输出驱动器和该第二MOSFET输出驱动器的一周围的一外侧边缘安置。每一MOSFET输出驱动器的一形心位置相同于环绕该第一MOSFET输出驱动器和该第二MOSFET输出驱动器的该周围的一形心。每一MOSFET输出驱动器具有一基板电阻(R_sub)值，其在ESD事件发生的MOSFET输出驱动器中起始双载子骤返动作，且该R_sub的数值取决于自每一MOSFET输出驱动器的形心至上述接触环的一复合距离(composite distance)。

在另一特色之中，该第一MOSFET输出驱动器及该第二MOSFET输出驱动器各自均可以由一相同数目的汲极端所构成，其中该汲极端的数目大于一。该第一MOSFET输出驱动器及该第二MOSFET输出驱动器的汲极端可以是呈叉合形式的(interdigitated)。此外，每一MOSFET输出驱动器的多个汲极端各自均可以被加入镇流机制(ballasted)。

在另一特色之中，该第一MOSFET输出驱动器及该第二MOSFET输出驱动器各自均可以由一相同数目的源极(source)端所构成，其中该源极端的数目大于一。上述的接触环以及每一MOSFET输出驱动器的每一源极端可以耦接至一连接特定扩散型态共用IC扩散材料的电压。

该共用IC扩散材料可以是一P型材料，而该MOSFET输出驱动器可以是一NFET元件。因此，上述的接触环以及每一MOSFET输出驱动器的每一源极端可以耦接至一供应该IC的最低电压位准。或者，该共用IC扩散材料可以是一N型材料，而该MOSFET输出驱动器可以是一PFET元件。此种情况下，上述的接触环及每一MOSFET输出驱动器的每一源极端可耦接至一供应该IC的最高电压位准。