專利名稱：一種多電源域集成電路的靜電放電保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及集成電路(IC)的電磁兼容技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多 電源域的靜電》文電(Electrostatic Discharge, ESD)保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
在大規(guī)模IC設(shè)計(jì)中，很多芯片都具有多個(gè)電源域，即芯片的不同部分 使用不同的電壓范圍。對(duì)多電源域的IC進(jìn)行ESD保護(hù)是當(dāng)前大規(guī)模IC設(shè) 計(jì)人員面臨的一個(gè)重要技術(shù)問題。目前，現(xiàn)有技術(shù)中通過在每一電源域的電源線和地線之間并聯(lián)鉗位電路 來對(duì)多電源域的IC進(jìn)行ESD保護(hù)。隨著對(duì)IC性能要求的提高，僅依靠鉗 位電路來對(duì)IC進(jìn)行ESD保護(hù)已無法滿足要求。實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種多電源域IC的ESD保護(hù)裝置，以提高多電源域IC的ESD防護(hù)能力。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種多電源域的靜電放電ESD保護(hù)裝置，包括在每個(gè)電源域的電源線和地線之間并聯(lián)的鉗位電路，該裝置還包括第一ESD總線、第二ESD總線和第一電容；第一電源域的電源線至第n電源域的電源線均與第一ESD總線相連； 第一電源域的地線至第n電源域的地線均與第二ESD總線相連； 第一電容并聯(lián)在第一 ESD總線和第二 ESD總線之間； 其中，n是多電源域集成電路IC中的電源域個(gè)數(shù)。所述第一電容的數(shù)目為兩個(gè)，其中的一個(gè)第一電容與第一電源域并聯(lián)，另一個(gè)第一電容與第n電源域并聯(lián)。該裝置進(jìn)一步包括分別并聯(lián)在每個(gè)電源域的電源線和地線之間的第二電容。所述第二電容為一個(gè)或兩個(gè)以上。所述第一 ESD總線是各個(gè)電源域的電源線，所述第二 ESD總線是各個(gè)電 源域的地線。該裝置進(jìn)一步包括串聯(lián)在相鄰電源域的電源線之間的保護(hù)電路和串聯(lián)在相 鄰電源域的地線之間的保護(hù)電路。第一電源域的電源線至第n電源域的電源線分別通過保護(hù)電路與第一ESD 總線相連，第一電源域的地線至第n電源域的地線分別通過保護(hù)電路與第二 ESD總線相連。該裝置進(jìn)一步包括與所述第一電源域并聯(lián)的鉗位電路，和與所述第n電 源域并聯(lián)的鉗位電路。所述保護(hù)電路是二極管。第一 ESD總線的線寬大于各個(gè)電源域的電源線，第二 ESD總線的線寬大 于各個(gè)電源i或的;也線。由上述技術(shù)方案可見，本實(shí)用新型提供的裝置中設(shè)置有與各個(gè)電源域的電 源線相連的第一 ESD總線和與各個(gè)電源域的地線相連的第二 ESD總線，并且， 在第一ESD總線和第二ESD總線之間并聯(lián)有第一電容，這樣，各個(gè)電源域的 ESD電流可以通過其各自的電源線耦合到第一 ESD總線上，由于第一 ESD總 線和第二 ESD總線之間并聯(lián)有第一電容，因此該第一電容能夠?qū)⒌谝?ESD總 線上耦合到的ESD電流泄放到第二 ESD總線上，進(jìn)而泄放到與第二 ESD總線 相連的地線上，從而提高多電源域的ESD防護(hù)能力。


圖1是本實(shí)用新型提供的多電源域IC的ESD保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)圖； 圖2是本實(shí)用新型提供的ESD保護(hù)裝置第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖；圖3是本實(shí)用新型提供的ESD保護(hù)裝置第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖； 圖4是本實(shí)用新型提供的ESD保護(hù)裝置第三實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖； 圖5是本實(shí)用新型提供的ESD保護(hù)裝置第四實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖 并舉實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是本實(shí)用新型提供的多電源域IC的ESD保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)圖，如圖1 所示，該裝置包括與第一電源域至第n電源域的電源線相連的第一 ESD總線，與第一電 源域至第n電源域的地線相連的第二ESD總線，以及并聯(lián)在第一ESD總線 和第二ESD總線之間的第一電容。其中，n是多電源域IC中的電源域個(gè)數(shù)。圖1所示ESD保護(hù)裝置的工作原理是每個(gè)電源域的ESD電流通過其 各自的電源線耦合到第一 ESD總線上，第一 ESD總線通過并聯(lián)在第一 ESD 總線和第二 ESD總線之間的第一電容將ESD電流泄放到第二 ESD總線上， 第二 ESD總線與各個(gè)電源域的地線相連，因此能夠?qū)SD電流泄放至大地。圖1所示保護(hù)裝置可以有多種實(shí)施方式。具體地，從第一 ESD總線與電源線連接關(guān)系以及第二 ESD總線與地線 之間的連接關(guān)系出發(fā)，可以將第一ESD總線與電源線合二為一，和/或?qū)⒌?二 ESD總線與地線合二為一 (具體請(qǐng)見下文第一、三實(shí)施例)，也可以將 第一 ESD總線通過保護(hù)電路與電源線相連，和/或?qū)⒌诙?ESD總線通過保護(hù) 電路與地線相連(具體請(qǐng)見下文第二、四實(shí)施例)。從ESD保護(hù)裝置中設(shè)置電容的位置以及數(shù)目出發(fā)，可以只在第一 ESD 總線和第二 ESD總線之間并聯(lián)第一電容，該第一電容的數(shù)目可以為1個(gè)， 也可以為2個(gè)；還可以在每個(gè)電源域的電源線和地線之間均并聯(lián)有第二電 容，該第二電容的數(shù)目可以為1個(gè)，也可以為2個(gè)以上，即在每個(gè)電源域的 電源線和地線的兩端分別并聯(lián)有第二電容。關(guān)于ESD保護(hù)裝置中包含的電容的位置及數(shù)目的說明，詳見下文第一實(shí)施例至第四實(shí)施例。第一實(shí)施例圖2是本實(shí)用新型提供的ESD保護(hù)裝置第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。如圖2所 示，該ESD保護(hù)裝置用于保護(hù)具有兩電源域的IC，并且，第一ESD總線和 電源線合二為一、第二ESD總線和地線合二為一。圖2中，VDD1和VDD2分別是第一電源域的電源線和第二電源域的電 源線，同時(shí)也是第一ESD總線，其線寬一般取得較寬，例如取為30um至 50um; VSS1和VSS2分別是第一電源域的地線和第二電源域的地線，同時(shí) 也是第二ESD總線，其線寬一般取得也較寬，例如取為30um至50um。電 源線VDD1和電源線VDD2通過二極管保護(hù)電^各500相連，地線VSS1和地 線VSS2通過二極管保護(hù)電路600相連。在電源線VDD1和地線VSS1的兩 端分別并聯(lián)有電容Cl和C2,在電源線VDD2和地線VSS2的兩端分別并聯(lián) 有電容C3和C4。電源線VDD1和地線VSS1之間通過第一4甘位電路相連。 在第一鉗位電^各的兩端，第一電源域的輸入管腳100通過二極管DPI與電 源線VDD1相連、通過二極管DN1與地線VSS1相連，第一電源域的輸出 管腳200通過場(chǎng)效應(yīng)管MP1與電源線VDD1相連、通過場(chǎng)效應(yīng)管MN1與地 線VSS1相連。在第二鉗位電路兩端，第二電源域的輸入管腳300通過二極 管DP2與電源線VDD2相連、通過二極管DN2與地線VSS2相連，第二電 源域的輸出管腳400通過場(chǎng)效應(yīng)管MP2與電源線VDD2相連、通過場(chǎng)效應(yīng) 管MN2與地線VSS2相連。圖2中，二極管保護(hù)電路500和二極管保護(hù)電路600也可以替換為能夠 隔離ESD電流的其他保護(hù)電路；或者，去掉二極管保護(hù)電路500而斷開電 源線VDD1和電源線VDD2之間的連接，即電源線VDD1和電源線VDD2 之間呈現(xiàn)斷路狀態(tài)，去掉二極管保護(hù)電路600并將地線VSS1和地線VSS2 短接。圖2中的電容C1和電容C2可以只保留其一，電容C3和電容C4也 可以只保留其一，即，可以在第一ESD總線和第二ESD總線之間只并聯(lián)一 個(gè)電容，也可以在第一 ESD總線和第二 ESD總線的兩端分別并聯(lián)一個(gè)電容，也即，可以在每一個(gè)電源域的電源線和地線之間只并聯(lián)一個(gè)電容，也可以在每一個(gè)電源域的電源線和地線的兩端分別并聯(lián)一個(gè)電容。其中的第一 ESD 總線和第二 ESD總線一般是金屬線。下面對(duì)圖2所示ESD保護(hù)裝置的工作原理進(jìn)行說明 圖2中，如果IC正常工作時(shí)，該IC的輸入管腳100、輸入管腳300以 及輸出管腳200和輸出管腳400中均是正確的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，則第一 電源域的第一鉗位電路和第二電源域的第二鉗位電路處于非觸發(fā)的狀態(tài)，即 相當(dāng)于開路。以第一電源域?yàn)槔?，如果第一電源域的電源線VDD1中出現(xiàn)噪 聲波動(dòng)，即出現(xiàn)ESD電流，則該ESD電流可以通過并聯(lián)在電源線VDD1和 地線VSS1之間的電容Cl和/或電容C2泄放到地線VSS2上，提高了 ESD 防護(hù)能力。如果IC正常工作時(shí)，該IC的輸入管腳IOO、輸入管腳300、輸出管腳 200和/或輸出管腳400中出現(xiàn)了 ESD脈沖，則該ESD脈沖會(huì)通過與相應(yīng)的 輸入管腳或輸出管腳相連的二極管到達(dá)相應(yīng)的電源線或地線。如果ESD脈 沖到達(dá)電源線，則一方面，該ESD脈沖會(huì)觸發(fā)與該電源線相連的鉗位電路， 相應(yīng)鉗位電贈(zèng)4皮觸發(fā)后，將該電源線上的ESD電流泄放到與該鉗位電路相 連的地線上，另一方面，該ESD脈沖通過并聯(lián)在ESD總線之間的電容泄放 到與地線相連的ESD總線上，因此，ESD總線之間并聯(lián)的電容提高了 ESD 防護(hù)能力。例如，如果輸入管腳100中出現(xiàn)正向ESD脈沖，則該正向ESD脈沖會(huì) 通過二^1管DPI傳導(dǎo)至電源線VDD1，電源線VDD1上的該正向ESD脈沖 使得第一鉗位電路處于觸發(fā)狀態(tài)，ESD脈沖一方面通過第一鉗位電路泄放至 地線VSSl,另一方面通過并聯(lián)在電源線VDD1和地線VSS1之間的電容C1 和電容C2泄》文至地線VSS1。另外，如果某一電源域的電源線上出現(xiàn)噪聲波動(dòng)，引起電源電平變化， 則這種電平變化會(huì)通過并聯(lián)在該電源域的電源線和地線之間的第二電容傳 導(dǎo)至該地線上，/人而4吏該電源域的電源電平波動(dòng)和地電 波動(dòng)一致，保證IC的電源出現(xiàn)噪聲波動(dòng)時(shí)，IC傳輸數(shù)據(jù)的正確性。例如，如果電源線VDD1上的電平出現(xiàn)波動(dòng)，則電容C1和電容C2能 夠?qū)⒃撟兓詈系降鼐€VSS1上，從而使得電源線VDD1和地線VSS1之間 的電平波動(dòng)一致，保證IC傳輸數(shù)據(jù)的正確性。如果在每個(gè)電源域的電源線和地線的兩端分別并聯(lián)有電容，即圖2中的 電容C1和電容C2同時(shí)存在，電容C3和電容C4同時(shí)存在，則一方面可以 進(jìn)一步提高ESD防護(hù)能力，另一方面，還可以避免一個(gè)電源域的ESD電流 流向另一電源域。在第一實(shí)施例中，通過將ESD總線和電源線或地線合二為一， 一方面 可以減小電路面積，另一方面，可以^使得并聯(lián)在電源線和地線之間的電容既 充當(dāng)?shù)谝浑娙?，又充?dāng)?shù)诙娙?，即，該并?lián)在電源線和地線之間的電容既 可以提高ESD防護(hù)能力，又可以使得電源線和地線之間的電平波動(dòng)一致， 從而保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。第二實(shí)施例圖3是本實(shí)用新型提供的ESD保護(hù)裝置第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。如圖3所 示，該ESD保護(hù)裝置用于保護(hù)具有兩電源域的IC,并且，第一ESD總線和 電源線分離設(shè)置、第二ESD總線和地線分離設(shè)置。圖3所示的ESD保護(hù)裝置與圖2所示的ESD保護(hù)裝置的區(qū)別僅在于 第一電源域的電源線VDD1和第二電源域的電源線VDD2斷開，第一電源 域的地線VSS1和第二電源域的地線VSS2斷開；電源線VDD1通過二極管 保護(hù)電路500與第一 ESD總線相連，電源線VDD2通過二極管保護(hù)電路600 與第一 ESD總線相連；在第一 ESD總線和第二 ESD總線的兩端分別并聯(lián)有 電容C5和電容C6、以及附加鉗位電路，即電容C5與第一電源域并聯(lián)、 電容C6與第二電源域并聯(lián)， 一個(gè)附加鉗位電路與第一電源域并聯(lián)、另一個(gè) 附加鉗位電路與第二電源域并聯(lián)。在圖3所示ESD保護(hù)裝置中，電容C5和電容C6是第一電容，用于將 第一ESD總線上的ESD電流泄;^丈到第二ESD總線上；電容Cl和電容C2、以及電容C3和電容C4均是第二電容，用于保證相應(yīng)電源域中的電源線和 地線的電平波動(dòng)一致，從而保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，其中，電容C1和電容 C2用于將電源線VDD1上的噪聲波動(dòng)耦合到地線VSS1上，保證電源線 VDD1和地線VSS1上的電平波動(dòng)一致，電容C3和電容C4用于將電源線 VDD2上的噪聲波動(dòng)耦合到地線VSS2上，保證電源線VDD2和地線VSS2 上的電平波動(dòng)一致。圖3中的附加鉗位電路用于進(jìn)一步提高ESD防護(hù)能力，在本實(shí)施例中 并非必需。具體地，電源線上的ESD電流通過保護(hù)電路耦合到第一 ESD總 線后，該ESD電流通過附加鉗位電路直接泄放到第二ESD總線上，進(jìn)而泄 放到與第二 ESD總線相連的地線上。圖3中的電容C1和電容C2可以只存在其一、電容C3和電容C4可以 只存在其一、電容C5和電容C6也可以只存在其一；附加鉗位電路的數(shù)目 可以為1個(gè)，也可以為多個(gè)，例如圖3中的兩個(gè)。圖3中的二極管保護(hù)電路500至二級(jí)管保護(hù)電路800也可以替換為其他 類型的保護(hù)電路。圖3中的第一ESD總線和第二ESD總線的寬度一般寬于與其相連的電 源線或地線的寬度，從而使得ESD電流能夠耦合到第一 ESD總線和第二 ESD總線上。圖2和圖3給出了用于保護(hù)兩電源域的IC的ESD保護(hù)裝置，實(shí)際應(yīng)用 中，可以根據(jù)兩電源域的IC的ESD保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)，在該兩電源域的IC 的ESD保護(hù)裝置基礎(chǔ)上擴(kuò)展得到三個(gè)以上電源域的IC的ESD保護(hù)裝置， 具體請(qǐng)參見第三實(shí)施例和第四實(shí)施例。第三實(shí)施例圖4是本實(shí)用新型提供的ESD保護(hù)裝置第三實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。圖4所示 ESD保護(hù)裝置是在圖2所示ESD保護(hù)裝置的基礎(chǔ)上、按照?qǐng)D2所示ESD保 護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)擴(kuò)展得到的，用于進(jìn)行三個(gè)以上電源域的IC的ESD保護(hù)。圖 4中的k是自然數(shù)。圖4所示ESD保護(hù)裝置的具體結(jié)構(gòu)和工作原理參見圖2相關(guān)說明。 第四實(shí)施例圖5是本實(shí)用新型提供的ESD保護(hù)裝置第四實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。圖5所示 ESD保護(hù)裝置是在圖3所示ESD保護(hù)裝置的基礎(chǔ)上、按照?qǐng)D3所示ESD保 護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)擴(kuò)展得到的，用于進(jìn)行三個(gè)以上電源域的IC的ESD保護(hù)。圖 5中的k是自然數(shù)。圖5所示ESD保護(hù)裝置的具體結(jié)構(gòu)和工作原理參見圖3相關(guān)說明。 以上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新 型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替 換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種多電源域集成電路IC的靜電放電ESD保護(hù)裝置，包括在每個(gè)電源域的電源線和地線之間并聯(lián)的鉗位電路，其特征在于，該裝置還包括第一ESD總線、第二ESD總線和第一電容；第一電源域的電源線至第n電源域的電源線均與第一ESD總線相連；第一電源域的地線至第n電源域的地線均與第二ESD總線相連；第一電容并聯(lián)在第一ESD總線和第二ESD總線之間；其中，n是多電源域集成電路IC中的電源域個(gè)數(shù)。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種多電源域集成電路的靜電放電保護(hù)裝置，其特 征在于，所述第一電容的數(shù)目為兩個(gè)，其中的一個(gè)第一電容與第一電源域并聯(lián)， 另一個(gè)第一電容與第n電源域并聯(lián)。
3、 如權(quán)利要求l所述的一種多電源域集成電路的靜電放電保護(hù)裝置，其特 征在于，該裝置進(jìn)一步包括分別并聯(lián)在每個(gè)電源域的電源線和地線之間的第二 電容。
4、 如權(quán)利要求3所述的一種多電源域集成電路的靜電放電保護(hù)裝置，其特 征在于，所述第二電容為一個(gè)或兩個(gè)以上。
5、 如權(quán)利要求1所述的一種多電源域集成電路的靜電放電保護(hù)裝置，其特 征在于，所述第一ESD總線是各個(gè)電源域的電源線，所述第二ESD總線是各 個(gè)電源域的地線。
6、 如權(quán)利要求5所述的一種多電源域集成電路的靜電放電保護(hù)裝置，其特 征在于，該裝置進(jìn)一步包括串聯(lián)在相鄰電源域的電源線之間的保護(hù)電路和串聯(lián) 在相鄰電源域的地線之間的保護(hù)電路。
7、 如權(quán)利要求1所述的一種多電源域集成電路的靜電放電保護(hù)裝置，其特 征在于，第一電源域的電源線至第n電源域的電源線分別通過保護(hù)電路與第一 ESD總線相連，第一電源域的地線至第n電源域的地線分別通過保護(hù)電^^與第 二ESD總線相連。
8、 如權(quán)利要求7所述的一種多電源域集成電路的靜電放電保護(hù)裝置，其特 征在于，該裝置進(jìn)一步包括與所述第一電源域并聯(lián)的鉗位電路，和與所述第n電源域并聯(lián)的鉗位電路。
9、 如權(quán)利要求6或7所述的一種多電源域集成電路的靜電放電保護(hù)裝置， 其特征在于，所述保護(hù)電路是二極管。
10、 如權(quán)利要求7所述的一種多電源域集成電路的靜電放電保護(hù)裝置，其 特征在于，第一ESD總線的線寬大于各個(gè)電源域的電源線，第二ESD總線的 線寬大于各個(gè)電源域的地線。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種多電源域集成電路IC的靜電放電ESD保護(hù)裝置，包括在每個(gè)電源域的電源線和地線之間并聯(lián)的鉗位電路，其特征在于，該裝置還包括第一ESD總線、第二ESD總線和第一電容；第一電源域的電源線至第n電源域的電源線均與第一ESD總線相連；第一電源域的地線至第n電源域的地線均與第二ESD總線相連；第一電容并聯(lián)在第一ESD總線和第二ESD總線之間；其中，n是多電源域IC中的電源域個(gè)數(shù)。利用本實(shí)用新型能夠提高多電源域IC的ESD防護(hù)能力。
文檔編號(hào)H01L27/02GK201364900SQ20082018996
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者何志強(qiáng), 衛(wèi) 馮, 云 楊, 蔡友剛, 陸海豐 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司