本發(fā)明是有關于一種具靜電防護功能的電路裝置，且特別是有關于一種具有多電源軌的電路裝置。

背景技術：

自然界中的物質，可能經(jīng)由摩擦或感應起電，而獲得或失去電子，這類的電荷即稱為靜電。當這些電荷逐漸累積時，會與周圍環(huán)境產(chǎn)生電位差，電荷若是經(jīng)由放電路徑而產(chǎn)生在不同電位之間移轉現(xiàn)象，即稱為靜電放電(electrostaticdischarge,esd)現(xiàn)象。

jedec組織將esd產(chǎn)生的原因及其對集成電路(integratedcircuit,ic)放電的方式不同，將esd分類為數(shù)種不同模式，包括人體放電模式(human-bodymodel,hbm)、機器放電模式(machinemodel,mm)、元件充電模式(charge-devicemodel,cdm)。舉例而言，人體在地面走動時可能累積靜電，當人碰觸到集成電路時，靜電便可經(jīng)由集成電路的接腳進入集成電路，對集成電路內部元件造成損害。而隨著集成電路先進的制程技術，元件尺寸逐漸縮小，亦使得元件對于esd的防護能力逐漸下降，然而外界環(huán)境中所產(chǎn)生的靜電并未減少。因此，如何適當?shù)卦O計靜電防護電路，乃目前業(yè)界所致力的課題之一。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一，在于提供一種具靜電防護功能的電路裝置，可適用于具有不同電壓電源供應的電路中，并且能夠提供較佳的靜電防護能力。當靜電信號由信號接墊處進入后能藉由較佳的釋放電源軌釋放靜電。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提出一種具靜電防護功能的電路裝置，包括第一信號接墊、第一靜電放電路徑、以及第二靜電放電路徑。第一信號接墊接收第一外部信號。第一靜電放電路徑包括第一電源軌、第一信號靜電放電電路、以及至少一第一電源靜電放電電路。第一信號靜電放電電路耦接于第一電源軌以及第一信號接墊之間。至少 一第一電源靜電放電電路耦接于第一電源軌以及接地電源軌之間。第二靜電放電路徑包括第二電源軌以及至少一第二電源靜電放電電路。至少一第二電源靜電放電電路耦接于第二電源軌以及接地電源軌之間。第一電源軌的電壓位準低于第二電源軌的電壓位準。當靜電由該第一信號接墊產(chǎn)生時，透過該第一靜電放電路徑釋放該第一外部信號。

以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。

附圖說明

圖1繪示依據(jù)本發(fā)明第一實施例的具靜電防護功能的電路裝置示意圖。

圖2繪示依據(jù)本發(fā)明第二實施例的具靜電防護功能的電路裝置示意圖。

圖3繪示依據(jù)本發(fā)明第三實施例的具靜電防護功能的電路裝置示意圖。

圖4繪示依據(jù)本發(fā)明第四實施例的具靜電防護功能的電路裝置示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。

esd防護電路是集成電路專門用來做靜電放電防護之用，靜電放電防護電路提供了esd電流路徑，供靜電電流釋放，以避免靜電電流流入ic內部電路而造成ic損傷。由于esd來自集成電路外部，所以esd防護電路通常設置于鄰近信號接墊(pad)。以互補式金屬氧化物半導體(complementarymetal-oxide-semiconductor,cmos)集成電路為例，信號接墊通常連接到輸入級元件的閘極(gate)，而由于閘極氧化層容易被esd所打穿，因此在信號接墊的旁邊可以設置一組esd防護電路，以保護輸入級元件避免受到esd損壞。此外，因為供應電源軌(vdd)與接地電源軌(vss)的接腳之間也可能遭受esd的放電，因此，在供應電源軌(vdd)以及接地電源軌(vss)的旁邊通常也會配置esd防護電路。

集成電路在正常操作情形下，esd防護電路是不動作的。因此，在設計上除了要能符合集成電路所要求的esd防護能力之外，也要盡可能地降低因為加上esd防護電路而增加的成本，例如電路布局(layout)面積的增大或者制造步驟的增加等。

而隨著整合各種不同功能集成電路晶片的需求日漸提高，以及現(xiàn)今產(chǎn)品對于低功率消耗的重視，多電源域(multipowerdomain)的設計被廣泛的應用。本發(fā)明提出一種 可應用于多電源域的電路中，既可以提供良好靜電防護能力，并能有效節(jié)省所占用電路面積的esd防護電路，以下詳細說明本發(fā)明實施例。

在一個多電源域的電路中，可包括有至少兩種不同的供應電壓，例如其中一電源軌可提供電壓位準為vdd的供應電壓，另一電源軌可提供電壓位準為vddh的供應電壓，其中vdd<vddh，例如vdd＝3.3v，vddh＝5v，以因應電路中不同元件所需的不同供應電壓。電路中另外包括有接地電源軌，此處接地電源軌用以表示電路中的最負供應電壓vss，接地電源軌的電壓位準并不限定于0伏特。多電源域電路可包括多個信號接墊，其中一部分信號接墊所接收或輸出信號的電壓范圍對應至vdd，另一部分信號接墊所接收或輸出信號的電壓范圍對應至vddh。

在以下的說明中，esd防護電路可包括多個靜電放電電路，以上述的多電源域電路為例，各個電源軌可以有各自對應的靜電放電電路，以利釋放esd電流。例如在電源軌以及接地電源軌之間，可以耦接一電源靜電放電電路；在另一電源軌以及接地電源軌之間，可以耦接另一電源靜電放電電路。靜電放電電路使用的元件例如是二極管(diode)或金屬氧化物半導體(mos)，亦可以是由二極管及/或mos再搭配電阻以構成靜電放電電路，但本發(fā)明并不以此為限。對于具有較高電壓位準的電源軌，由于所對應的靜電放電電路需設計在高電壓，因此可能需要較多級串接的二極管或是較多級串迭(cascode)的mos元件，如此一來，當esd電流需要流經(jīng)靜電放電電路時，為使靜電放電電路能承受高電壓，必須放置大面積串迭的二極管或是mos元件。然而，多級的箝制電路可能導致esd失敗機會提高，或是于esd測試時造成電路能夠承受的esd電壓等級降低。

依據(jù)本發(fā)明一實施例的方法，可以從電路的多個電源軌當中，選擇其中最適合作為esd電流釋放路徑的一個目標電源軌，而將信號接墊的靜電放電電路耦接到此目標電源軌。選擇目標電源軌的方式可以是選擇多個電源軌當中電壓較低的，以避免上述提及的多級串迭元件問題(面積與防護能力)。于另一實施例中，選擇目標電源軌的方式，亦可以是選擇等效電阻最小的一個電源軌，或是選擇提供最多電源靜電放電電路路徑的一個電源軌。以下分別以數(shù)個實施例詳細說明本發(fā)明的具靜電防護功能的電路裝置。

圖1繪示依據(jù)本發(fā)明第一實施例的具靜電防護功能的電路裝置示意圖。具靜電防護功能的電路裝置1包括用于接收第一外部信號x的第一信號接墊210、第一靜電放電路徑、以及第二靜電放電路徑。其中，第一靜電放電路徑包括第一信號靜電放電電 路211、第一電源軌p1、以及至少一第一電源靜電放電電路110。第一信號靜電放電電路211耦接于第一電源軌p1以及第一信號接墊210之間。第一電源靜電放電電路110耦接于第一電源軌p1以及接地電源軌p0之間。第二靜電放電路徑包括第二電源軌p2以及耦接于第二電源軌p2以及接地電源軌p0之間的第二電源靜電放電電路120。在一實施例中，第一電源軌p1的電壓位準vdd低于第二電源軌p2的電壓位準vddh。當靜電由第一信號接墊210產(chǎn)生時，電路裝置1透過第一靜電放電路徑經(jīng)第一信號靜電放電電路211、第一電源軌p1、以及第一電源靜電放電電路110釋放第一外部信號x。亦即，當一靜電信號由第一信號接墊210進入后能藉由較佳的釋放電源軌(第一電源軌p1)釋放靜電。

為了圖示簡化起見，在圖1中的第一電源靜電放電電路110、第二電源靜電放電電路120、以及第一信號靜電放電電路221的文字說明皆表示為靜電放電電路，然而熟悉此領域技術之人可以理解，這三個靜電放電電路可以各自采用不同的實現(xiàn)架構，以分別適用于不同電壓位準的電源軌以及信號接墊。此外，在圖1中，第一電源靜電放電電路110僅以一個方塊繪示，于實際電路中，第一電源靜電放電電路110可以包括多個耦接于第一電源軌p1及接地電源軌p0之間的靜電放電電路，類似地，第二電源靜電放電電路120可以包括多個耦接于第二電源軌p2及接地電源軌p0之間的靜電放電電路。

如圖1所示的實施例中，所選擇的目標電源軌是兩個電源軌當中具有較低電壓位準(vdd)的第一電源軌p1，第一信號靜電放電電路211耦接至第一電源軌p1，其中第一信號接墊210所接收的第一外部信號x的電壓范圍不一定對應到第一電源軌p1的電壓位準vdd。在一實施例中，第一信號接墊210所接收的第一外部信號x的電壓范圍系對應到第二電源軌p2的電壓位準vddh。在此實施例中，從電路裝置1當中選擇電壓較低的電源軌(第一電源軌p1)，將第一信號靜電放電電路211耦接到第一電源軌p1。如此一來，不論是電路裝置1執(zhí)行esd測試時，或是電路裝置1實際正常運作時，當?shù)谝恍盘柦訅|210所接收到的第一外部信號x的電壓位準高于第一電源軌p1的電壓位準vdd時，可以透過第一信號靜電放電電路211、第一電源軌p1、第一電源靜電放電電路110而釋放第一外部信號x。第一外部信號x可以是于esd測試時的高電壓信號，或是于電路正常運作時，電壓范圍為vddh的信號。

由于在此實施例中，高電壓信號(vddh)可經(jīng)由具有相對較低電壓位準的電源軌(第一電源軌p1)釋放，可以避免使用電壓位準相對較高的電源軌的電源靜電放電電路所 需的較大電路面積，也可以避免使用高電壓電路可能需要的耐高壓元件，同時也能降低esd失敗的機會，提高esd電壓位準。

圖2繪示依據(jù)本發(fā)明第二實施例的具靜電防護功能的電路裝置示意圖。與圖1相較，原本于圖1中繪示的第一電源靜電放電電路110，在圖2中表示為三個耦接于第一電源軌p1及接地電源軌p0之間的第一電源靜電放電電路111、112、及113。在此實施例中，于選擇目標電源軌時，可以選擇可提供最多靜電放電電路路徑的一者，或是靜電放電電路的等效電阻最小的一者。舉例而言，在一實施例中，第一電源靜電放電電路111、112、113具有較多耦接于第一電源軌p1及接地電源軌p0之間的電路，第二電源靜電放電電路120具有較少耦接于第二電源軌p2及接地電源軌p0之間的電路，在此范例中，所有第一電源靜電放電電路111、112、113的等效電阻小于第二電源靜電放電電路120的等效電阻，因此選擇第一電源軌p1作為目標電源軌，將第一信號靜電放電電路211耦接至第一電源軌p1。

由于選擇的目標電源軌是可提供最多靜電放電電路路徑的一者，或是靜電放電電路的等效電阻最小的一者，相當于能夠提供較佳的esd釋放管道，如此能夠更快速更有效地釋放esd，而得到較高的esd電壓等級。熟悉此領域技術之人可知，由于利用電路內具有較低等效電阻的靜電放電電路路徑，因此能夠以較低的靜電放電電路面積達成相同的esd電壓等級。在評斷esd品質時，一個常用的指標(figureofmerit,fom)為esd電壓等級除以esd電路面積，如上所述，藉由選擇具有較小等效電阻esd電路的電源軌，能夠達到較佳的fom。

此外，于圖2所示的實施例，電路裝置1更包括有第二信號靜電放電電路212，耦接于第一信號接墊210及接地電源軌p0之間。第二信號靜電放電電路212與第一信號靜電放電電路211可使用不同的電路實作。當?shù)谝恍盘柦訅|210所接收到的第一外部信號x的電壓位準低于接地電源軌p0(vss)時，可以透過第二信號靜電放電電路212、接地電源軌p0、第一電源靜電放電電路111、112、113而釋放第一外部信號x。

圖3繪示依據(jù)本發(fā)明第三實施例的具靜電防護功能的電路裝置示意圖。在此實施例中，電路裝置1更包括用于接收第二外部信號y的第二信號接墊220、第三信號靜電放電電路221、以及第四信號靜電放電電路222。其中，第三信號靜電放電電路221耦接于第二信號接墊220及第一電源軌p1之間，第四信號靜電放電電路222耦接于第二信號接墊220及接地電源軌p0之間。當靜電由第二信號接墊220產(chǎn)生時，所接收的第二外部信號y的電壓位準高于接地，電路裝置1透過第三信號靜電放電電路221、 第一電源軌p1以及第一電源靜電放電電路110釋放第二外部信號y。當靜電由第二信號接墊220產(chǎn)生時，第二外部信號y的電壓位準低于接地電源軌p0的電壓位準vss時，電路裝置1可以透過第四信號靜電放電電路222、接地電源軌p0、第一電源靜電放電電路110而釋放第二外部信號y。

于圖3繪示的實施例中，在選定了電路裝置1當中的目標電源軌(此例中是第一電源軌p1)之后，第一信號接墊210及第二信號接墊220分別以各自的靜電放電電路耦接到目標電源軌。其中第一信號接墊210所接收的第一外部信號x的電壓范圍可以與第二信號接墊220所接收的第二外部信號y的電壓范圍不相同，即不論信號接墊所接收的外部信號的電壓范圍，皆可以將信號接墊以靜電放電電路耦接至電路裝置1中最容易成功釋放esd的目標電源軌。

舉例而言，第一外部信號x的電壓范圍可以對應至第二電源軌p2的電壓位準vddh，第二外部信號y的電壓范圍可以對應至第一電源軌p1的電壓位準vdd，例如第一信號接墊210與第二信號接墊220可以分別接收來自不同外部電路的信號，分別具有不同的電壓范圍，而在電路裝置1內部，第一信號接墊210以及第二信號接墊220可以分別透過第一信號靜電放電電路211以及第三信號靜電放電電路221耦接至相同的第一電源軌p1，以達到esd最佳的fom。

圖4繪示依據(jù)本發(fā)明第四實施例的具靜電防護功能的電路裝置示意圖。在此實施例中，電路裝置1更包括第三靜電放電路徑，第三靜電放電路徑包括第三電源軌p3以及耦接于第三電源軌p3及接地電源軌p0之間的第三電源靜電放電電路130。在一實施例中，第三電源軌p3的電壓位準vddl低于第一電源軌p1的電壓位準vdd。

在此實施例中，電路裝置1可以使用多于兩個電源域，即除了vdd以及vddh之外，更包括電壓位準低于vdd的vddl，vddl例如低于1.8v。第一信號靜電放電電路211以及第三信號靜電放電電路221并不一定是耦接到具有最低電壓位準的電源軌，而可以是耦接到具有最佳esd釋放能力的電源軌。舉例而言，第三電源軌p3的電壓位準vddl雖然比第一電源軌p1的電壓位準vdd低，然而電路裝置中使用第三電源軌p3的元件可能較少，且耦接于第三電源軌p3與接地電源軌p0之間的靜電放電電路可能亦較少，而使得所有的至少一第一電源靜電放電電路110的等效電阻小于所有的至少一第三電源靜電放電電路130的等效電阻，因此選擇第一電源軌p1作為目標電源軌，將第一信號接墊210以及第二信號接墊220分別透過第一信號靜電放電電路211以及第三信號靜電放電電路221耦接到第一電源軌p1。

藉由使用本發(fā)明上述實施例的電路裝置，能夠找出一個多電源域的電路裝置中，具有最佳esd釋放能力的目標電源軌，將信號接墊透過靜電放電電路耦接至目標電源軌。如此可以避免使用高電壓電源軌的電源靜電放電電路所需的較大電路面積，并且避免使用成本較高的耐高壓元件。且由于目標電源軌具有良好的esd釋放能力，如此的電路裝置能夠有效提高esd電壓等級，或者能夠以較低的靜電放電電路面積達成相同的esd電壓等級，達到較佳的fom。

當然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。