專利名稱：集成電路設(shè)備和箝位電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在電路焊盤間提供低電阻路徑(low resistance path)的方法， 從而利于靜電放電(electrostatic discharge，簡(jiǎn)稱ESD)電流的釋放。
背景技術(shù)：
ESD事件會(huì)產(chǎn)生破壞電子設(shè)備的瞬變高電壓和電流。例如，如果這些瞬變電壓 和電流未安全釋放，就會(huì)產(chǎn)生熱量。產(chǎn)生的這些熱量例如會(huì)破壞集成電路(integrated circuit，簡(jiǎn)稱IC)元件，因此，ESD防護(hù)設(shè)備的目的就是利于ESD事件瞬變的安全釋放。進(jìn) 一步地，瞬變電壓的電壓幅度可超過晶體管設(shè)備的擊穿電壓(breakdown voltage)，該擊穿 電壓會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的失效。為了防止ESD電路破壞電路組件，可在電路焊盤之間提供一路徑。以此方式，任何 兩個(gè)焊盤之間的ESD事件都能被釋放掉。而且，該路徑最好具有低電阻特性，從而減少以下 的可能性ESD電流在兩個(gè)焊盤之間流動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)組件造成破壞?，F(xiàn)有的系統(tǒng)將與某部分電 路塊(circuit blocks of a segment)相關(guān)的所有電線和所有焊盤與該部分地線(segment ground rail)連接。每一部分的地線再與整個(gè)電路級(jí)(circuit wide)的地線連接。通過 各個(gè)部分的地線和整個(gè)電路級(jí)地線，與電路相關(guān)的每一焊盤均與其他焊盤連接。一些電路設(shè)計(jì)要求電路部分除了包括正供電線(positive supply rail)和部分 地線外，還需包括負(fù)供電線(negative supply rail)。例如，1/0焊盤需要負(fù)供電線才能從 而負(fù)電壓轉(zhuǎn)為正電壓?，F(xiàn)有的ESD防護(hù)系統(tǒng)不能夠進(jìn)行擴(kuò)展，從而為包含具有負(fù)供電線的 電路部分(circuit segment)的電路提供ESD防護(hù)。例如，負(fù)供電線和部分地線之間的二 極管連接或者電路級(jí)地線在正常操作過程中可能是正向偏壓的，這會(huì)導(dǎo)致不想要的短路。因此，需要一種ESD防護(hù)系統(tǒng)，為包含具有負(fù)供電線的電路部分 (circuitsegment)的電路提供ESD防護(hù)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種釋放ESD事件的裝置和系統(tǒng)。在一實(shí)施例中，集成電路(IC)設(shè)備 包括地線、正供電線、負(fù)供電線、電路塊、多個(gè)接觸焊墊以及連接系統(tǒng)。地線、正供電線、負(fù) 供電線、電路塊的每一個(gè)與多個(gè)接觸焊墊的對(duì)應(yīng)接觸焊墊連接。配置與電路塊連接的接觸 焊墊，使其能夠從負(fù)供電線電壓轉(zhuǎn)為正供電線電壓。連接系統(tǒng)將多個(gè)接觸焊墊的每一接觸 焊墊與多個(gè)接觸焊墊的其他接觸焊墊連接，借此，多個(gè)接觸焊墊的兩個(gè)接觸焊墊之間的ESD 事件就會(huì)釋放。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種集成電路設(shè)備，包括地線；正供電線；負(fù)供電線；電路塊；
多個(gè)接觸焊墊，其中地線、正供電線、負(fù)供電線和電路塊中的每一個(gè)與多個(gè)接觸焊 墊的各個(gè)(respective)接觸焊墊連接，其中配置與電路塊連接的接觸焊墊，使其能夠從負(fù) 供電線電壓轉(zhuǎn)為正供電線電壓；以及連接系統(tǒng)，將所述多個(gè)接觸焊墊的每一接觸焊墊與多個(gè)接觸焊墊的其他接觸焊墊 連接，借此，多個(gè)接觸焊墊的兩個(gè)接觸焊墊之間的ESD事件就會(huì)釋放。
作為優(yōu)選，所述連接系統(tǒng)包括至少一個(gè)二極管或箝位電路(clamp)。作為優(yōu)選，所述箝位電路為堆疊箝位電路。作為優(yōu)選，所述箝位電路包括nmos晶體管。作為優(yōu)選，所述nmos晶體管形成為(formed in)隔離ρ溝道。作為優(yōu)選，所述地線、正供電線、負(fù)供電線和電路塊是所述IC設(shè)備第一部分的一 部分，其中所述IC設(shè)備進(jìn)一步包括第二部分，所述第二部分包括第二地線；第二正供電線；第二電路塊；其中所述第二地線、第二正供電線和第二電路塊中的每一個(gè)與所述多個(gè)接觸焊墊 的各個(gè)接觸焊墊連接。作為優(yōu)選，所述IC設(shè)備進(jìn)一步包括第三地線，其中所述第三地線將所述第一地 線和第二地線連接。作為優(yōu)選，所述連接系統(tǒng)包括連接所述正供電線和所述地線的第一單元(cell)；連接所述負(fù)供電線和所述地線的第二單元；連接所述負(fù)供電線和所述正供電線的第三單元；連接所述正供電線、地線和所述負(fù)供電線的第四單元。作為優(yōu)選，所述第一、第二、第三和第四單元中至少一個(gè)包括至少一個(gè)二極管或箝 位電路。作為優(yōu)選所述電路塊為輸入/輸出電路塊。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提出一種箝位電路，包括逆變器(inverter)；以及nmos晶體管，其中nmos晶體管的門級(jí)與所述逆變器的輸出連接，其中所述nmos晶 體管形成于隔離P溝道。作為優(yōu)選，所述逆變器包括pmos晶體管和nmos晶體管，其中所述逆變器的nmos 晶體管形成為隔離P溝道。作為優(yōu)選，所述nmos晶體管為一組四疊接式nmos晶體管的一部分，形成為隔離ρ 溝道。作為優(yōu)選，所述電源箝位電路進(jìn)一步包括電阻-電容(Resistance-Capacitance，簡(jiǎn)稱RC)電路，用于控制所述逆變器的輸 入從而使得所述逆變器的輸出足以開啟所述nmos晶體管。作為優(yōu)選，所述RC電路包括作為電容進(jìn)行工作的nmos晶體管，其中所述RC電路 的所述nmos晶體管形成為隔離ρ溝道。
作為優(yōu)選，所述RC電路包括電容。作為優(yōu)選，所述電容為金屬電容。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種集成電路設(shè)備，包括地線； 正供電線；負(fù)供電線；電路塊；多個(gè)接觸焊墊，其中地線、正供電線、負(fù)供電線和電路塊中的每一個(gè)與多個(gè)接觸焊 墊的各個(gè)(respective)接觸焊墊連接，其中配置與電路塊連接的接觸焊墊，使其能夠從負(fù) 供電線電壓轉(zhuǎn)為正供電線電壓；以及用于將所述多個(gè)接觸焊墊的每一接觸焊墊與多個(gè)接觸焊墊的其他接觸焊墊連接 的連接工具，借此，多個(gè)接觸焊墊的兩個(gè)接觸焊墊之間的ESD事件就會(huì)釋放。作為優(yōu)選，所述地線、正供電線、負(fù)供電線和電路塊是所述IC設(shè)備第一部分的一 部分，其中所述IC設(shè)備進(jìn)一步包括第二部分，所述第二部分包括第二地線；第二正供電線；第二電路塊；其中所述第二地線、第二正供電線和第二電路塊中的每一個(gè)與所述多個(gè)接觸焊墊 的各個(gè)接觸焊墊連接。在另一實(shí)施例中，所述連接系統(tǒng)包括箝位電路，所述箝位電路包括逆變器和nmos 晶體管。nmos晶體管的門級(jí)與所述逆變器的輸出連接。所述nmos晶體管形成為隔離ρ溝道。在一實(shí)施例中，集成電路(IC)設(shè)備包括地線、正供電線、負(fù)供電線、電路塊、多個(gè) 接觸焊墊和連接工具，所述連接工具用于將所述多個(gè)接觸焊墊的每一接觸焊墊與多個(gè)接觸 焊墊的其他接觸焊墊連接。地線、正供電線、負(fù)供電線和電路塊中的每一個(gè)與多個(gè)接觸焊墊 的各個(gè)接觸焊墊連接，其中配置與電路塊連接的接觸焊墊，使其能夠從負(fù)供電線電壓轉(zhuǎn)為 正供電線電壓。用于將所述多個(gè)接觸焊墊的每一接觸焊墊與多個(gè)接觸焊墊的其他接觸焊墊 連接的連接工具，借此，多個(gè)接觸焊墊的兩個(gè)接觸焊墊之間的ESD事件就會(huì)釋放。下文將結(jié)合附圖對(duì)具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，以幫助理解本發(fā)明的各種優(yōu)點(diǎn)、各 個(gè)方面和創(chuàng)新特征。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明并不限于所述的實(shí)施例。此處所揭露的實(shí)施例僅用 于解釋之用。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可基于本發(fā)明的內(nèi)容想到其他的實(shí)施例。
這里所包含的附圖作為說明書的一部分闡述了本發(fā)明并與說明書一起進(jìn)一步幫 助解釋本發(fā)明的原理以及使得相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)和使用本發(fā)明。圖1示出了現(xiàn)有塑料方形扁平封裝(Plastic Quad Flat Package，簡(jiǎn)稱PQFP)的 橫截面視圖；圖2示出了現(xiàn)有電路部分的結(jié)構(gòu)圖；圖3是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電路部分的結(jié)構(gòu)圖4示出了現(xiàn)有單個(gè)箝位電路的結(jié)構(gòu)圖；圖5是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的單個(gè)箝位電路的結(jié)構(gòu)圖；圖6示出了堆疊箝位電路的結(jié)構(gòu)圖；圖7是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的堆疊箝位電路的結(jié)構(gòu)圖。下文將結(jié)合附圖對(duì)具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，以幫助理解本發(fā)明的各種優(yōu)點(diǎn)、各個(gè)方面和創(chuàng)新特征。附圖中，類似的參考符號(hào)認(rèn)為是相應(yīng)的組件。類似的參考標(biāo)號(hào)一般表 示相同、功能相似和/或結(jié)構(gòu)類似的組件。附圖標(biāo)記最左邊的數(shù)字用于標(biāo)識(shí)該附圖標(biāo)記首 次出現(xiàn)時(shí)的那幅附圖的編號(hào)。
具體實(shí)施例方式下文的具體描述設(shè)計(jì)闡述本發(fā)明所主張的權(quán)利要求，摘要和發(fā)明內(nèi)容部分闡述的 是本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)并非所有的優(yōu)選實(shí)施例，因此并不作為對(duì)本發(fā)明和權(quán)利要求的限 制。以上借助于功能模塊闡述了本發(fā)明的內(nèi)容，所述功能模塊闡述了具體功能實(shí)現(xiàn)和 功能之間的相互關(guān)系。這些功能模塊的劃分僅為了描述的方便。只要能夠合理的執(zhí)行這些 具體功能以及其關(guān)系的任何劃分方式都是可以的。先前對(duì)具體實(shí)施例的描述已完全揭示了本發(fā)明的一般特性，本領(lǐng)域的技術(shù)人員通 過應(yīng)用這些知識(shí)，無需過度的實(shí)驗(yàn)就能夠修改和/或?qū)⑦@些具體實(shí)施例適應(yīng)于各種應(yīng)用， 而不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。所以，基于本發(fā)明的教導(dǎo)和指導(dǎo)，這些適應(yīng)和修改應(yīng)認(rèn)為包含在所 揭露的實(shí)施例的等價(jià)方式和范圍之內(nèi)。應(yīng)當(dāng)理解，這里的措辭和術(shù)語僅用作解釋之用，并不 作為對(duì)本發(fā)明的限制，因此本發(fā)明描述的術(shù)語和措辭在本發(fā)明的教導(dǎo)和指導(dǎo)下，本領(lǐng)域的 技術(shù)人員能夠理解。本發(fā)明的寬度以及保護(hù)范圍不應(yīng)被描述的優(yōu)選實(shí)施例所限制，而應(yīng)當(dāng)依據(jù)下文描 述的權(quán)利要求和其等價(jià)權(quán)利要求來限定。圖1示出了現(xiàn)有塑料方形扁平封裝(Plastic Quad Flat Package，簡(jiǎn)稱PQFP)的 橫截面視圖。一個(gè)集成電路芯片(die) 150通過膠粘劑170附加在芯片附加墊(die attach pad, DAP) 140上，芯片附加墊140是銅或銅合金引線框架110的一部分。接觸焊墊190通 過絲焊(wirebonds) 130連接至引線框架導(dǎo)引(leadframe lead) 180上，絲焊130構(gòu)成芯片 150、DAP和引線框架導(dǎo)引180之間的電連接。IC芯片150和絲焊130被模壓在封裝材料 120中來進(jìn)行環(huán)境保護(hù)，典型的封裝材料是塑料。引線框架導(dǎo)引180可以是直的、彎的并從 包裝100的一邊或多邊延伸。ESD事件可能導(dǎo)致包裝100暴露于高電流下。ESD電流經(jīng)引線框架導(dǎo)引180傳導(dǎo) 并通過接觸焊墊190由IC芯片150的電路模塊接收?；谶@里的闡述，對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，其他封裝例如陣列式封裝也會(huì)出現(xiàn)ESD事件。在一 ESD事件中，相對(duì)于第二接觸焊墊，第一接觸焊墊是擊潰的(zapped)。相對(duì)于 第二接觸焊墊，第一個(gè)接觸焊墊具有更低或更高的潛在可能性。為了釋放ESD事件，最好在 第一和第二接觸焊墊之間提供一個(gè)路徑。而且，由于與ESD事件相關(guān)的瞬時(shí)電壓可能比較 高，通常期望低電阻路徑。圖2示出了現(xiàn)有電路部分200的結(jié)構(gòu)圖。例如，電路部分200是圖1所示的IC芯片的一部分。電路部分200包括正供電線202 (用于提供電壓AVDD)、部分地線206和連續(xù) 通用地線(continuous common ground rail) 208。在一實(shí)施例中，電線 202、206 和 208 可 以電路的方式實(shí)現(xiàn)，所述電路包括一個(gè)或多個(gè)跡線(trace)、信號(hào)面(signal plane)或?qū)?通孔(via)。電線202、206和208提供信號(hào)至電路部分200的不同電路模塊中(未示出)。 連續(xù)通用地線208將電路部分200連接至其他電路部分。例如，連續(xù)通用地線208將電路 部分200連接至在IC芯片中實(shí)現(xiàn)的其他電路部分。電路 部分200進(jìn)一步包括連接系統(tǒng)，該連接系統(tǒng)包括連接設(shè)備212-226，將電線 202,206和208連接在一起。通過將電線202、206和208連接在一起，連接電線202、206和 208中任一個(gè)的任何兩個(gè)焊墊之間的ESD事件就會(huì)釋放。電路部分200還包括輸入/輸出 (1/0)焊墊210。在一實(shí)施例中，1/0焊墊210是連接至電路部分200的電路模塊的諸多焊 墊中的一個(gè)。通過將與電路部分200的電路模塊相關(guān)的接觸焊墊連接至一個(gè)或多個(gè)電線 202、206和208上，以及將連接線202、206和208彼此連接，與電路部分200的電路模塊連 接的任何兩個(gè)焊墊之間的ESD事件就會(huì)釋放。而且，通過將IC芯片的所有電路部分連接至 連續(xù)通用地線206上，IC芯片的任何兩個(gè)焊墊之間的ESD事件就會(huì)釋放。如圖2所示，正供電線202通過二極管212和箝位電路214連接至部分地線 206。當(dāng)在部分地線206上出現(xiàn)正向(Positive)ESD事件時(shí)或在正供電線202上出現(xiàn)負(fù)向 (Iiagtive)ESD事件時(shí)，例如，如果相對(duì)于正供電線202，部分地線206是崩潰的(zapped)，二 極管212正向偏置并在正供電線202和地線206之間提供低電阻路徑。盡管這里描述的實(shí) 施例涉及電線上的ESD事件，對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，還涉及與一元件連接的接觸 焊墊上接收的ESD事件，所述元件將IC連接至其他設(shè)備，例如圖1所示的導(dǎo)引180。當(dāng)正供電線202上出現(xiàn)正向ESD事件或部分地線206上出現(xiàn)負(fù)向ESD事件時(shí)，例 如，如果相對(duì)于部分地線206，正供電線202是崩潰的，單個(gè)箝位電路214為兩個(gè)電線提供低 電阻路徑。面向二極管212的反方向的二極管，當(dāng)電線202相對(duì)于電線206是崩潰的時(shí)候， 不能被用于在正供電線202和部分地線206之間提供傳導(dǎo)路徑，因?yàn)檎╇娋€202比部分 地線206通常具有較高的潛在可能性。因此，如果使用二極管，在正常操作時(shí)，電線202和 206之間會(huì)短路。單個(gè)箝位電路214僅當(dāng)出現(xiàn)ESD事件時(shí)，允許在正供電線202和部分地線 206之間提供一傳導(dǎo)路徑，從而避免正常操作過程中的短路。類似地，單個(gè)箝位電路216將 電線202連接至電線206。因此箝位電路214和箝位電路216提供電線202和電線206之 間的并聯(lián)連接。以此方式，在電線202和206之間穿行的ESD電流(current)就會(huì)在箝位 電路214和箝位電路216之間驅(qū)散，從而減少了破壞箝位電路214和箝位電路216任一個(gè) 的可能性。而且，這種并聯(lián)連接提供了電線202和206之間的低電阻。1/0焊墊210通過二極管218與正供電線202連接。當(dāng)1/0管腳210上出現(xiàn)正向 事件時(shí)，二極管218提供了 1/0焊墊210和電線202之間的路徑。通過二極管218，ESD電 流穿過箝位電路214和216流向正供電線202和部分地線206。當(dāng)1/0焊墊210上出現(xiàn)負(fù) 向ESD事件時(shí)，二極管220提供1/0焊墊210和部分地線206之間的路徑。當(dāng)部分地線206 上出現(xiàn)正向ESD事件時(shí)，與二極管212并聯(lián)的二極管222提供部分地線206和正供電線202 之間的路徑。因此，與電線或電路部分200的其他電路模塊連接的焊墊上出現(xiàn)的所有ESD 事件都會(huì)傳遞至部分地線206。部分地線206通過二極管224和226連接至連續(xù)通用地線 208。當(dāng)連續(xù)通用地線208上出現(xiàn)正向ESD事件或部分地線206上出現(xiàn)負(fù)向ESD事件時(shí)，二極管224提供連續(xù)通用地線208和部分地線206之間的傳導(dǎo)路徑。例如，正向ESD事件可 能出現(xiàn)在與電線208連接的另一電路部分上。類似地，當(dāng)部分地線206上出現(xiàn)正向ESD事 件或連續(xù)通用地線208上出現(xiàn)負(fù)向ESD事件時(shí)，二極管226提供部分地線206和連續(xù)通用 地線208之間的傳導(dǎo)路徑。通過各個(gè)部分電線例如地線或供電電線以及設(shè)備級(jí)連續(xù)通用地 線208，與IC相關(guān)的所有焊墊連接至IC的所有其他焊墊。
盡管圖2示出的常用技術(shù)提供了電路部分的ESD保護(hù)，所述電路部分包括正供電 線和部分地線，當(dāng)電路部分中包含負(fù)供電線時(shí)這種配置不能提供ESD保護(hù)。所包含的負(fù)供 電線使得一些焊墊例如I/O焊墊能夠從負(fù)電壓轉(zhuǎn)為正電壓。當(dāng)電路部分包含負(fù)供電線時(shí)， 傳統(tǒng)的關(guān)于使用二極管連接所有電線至部分地線的技術(shù)往往失效。例如，為了使得I/O焊 墊獲得足夠的轉(zhuǎn)換，I/O焊墊需要同時(shí)連接至正供電線和負(fù)供電線。因此，在圖2所示的情 況下，這種I/O焊墊不能連接至部分地線。因?yàn)椴荒軌驅(qū)崿F(xiàn)期望的電壓轉(zhuǎn)換。而且，傳統(tǒng)技 術(shù)不能進(jìn)行簡(jiǎn)單的改進(jìn)，使得所有部分電線連接負(fù)供電線而不是部分地線，例如，為了 ESD 的目的將負(fù)供電線視為部分電線。負(fù)供電線和連續(xù)通用地線之間的二極管在正常操作時(shí)正 向偏置，導(dǎo)致了不想要的短路。圖3是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電路部分300和301的結(jié)構(gòu)圖；在一實(shí)施例中，電路 部分300和301是IC芯片的一部分，類似于圖1所示的芯片150。在一實(shí)施例中，部分300 為模擬音頻部分，部分301為不同的模擬部分。然而，本發(fā)明并非僅限于模擬部分或模擬音 頻部分做限定，也可為部分300使用其他類似的電路。部分300包括正供電線302，用于提 供電壓AVDPP，部分地線304，用于提供部分地線AVSS，負(fù)供電線308用于提供電壓AVSSN。 在一實(shí)施例中，AVSSN大約為-2. 5V。部分301包括正供電線310，其提供電壓AVDD，部分地線312提供地電壓AVSS。圖 3還包括連續(xù)通用電線306，用于連接部分300和301。在一實(shí)施例中，連續(xù)通用電線306將 IC的所有部分連接在一起。在一實(shí)施例中，電線302-312結(jié)構(gòu)上與圖2所示的電線202、206 和208類似。例如，電線302-312中的一個(gè)或多個(gè)是包含至少一個(gè)電路跡線、信號(hào)面或?qū)?孔(via)的電路。電線302-312的每一個(gè)連接至一個(gè)或多個(gè)接觸焊墊。例如，一個(gè)或多個(gè)電線連接 至類似于圖1所示的接觸焊墊190的接觸焊墊。而且，部分300和301的每一個(gè)還包括與額 外的接觸焊墊連接的電路模塊。例如，部分300和301的每一個(gè)還包括各自的I/O電路模 塊(未示出)，分別連接至I/O接觸焊墊342和362。如上所述，為了提供ESD保護(hù)，需要將 所有焊墊連接IC的所有其他接觸焊墊上。這包括將接觸焊墊連接至所有其他接觸焊墊，所 述其他接觸焊墊與電路模塊連接，或與特定部分的電線連接或與IC的任何其他部分連接。 在此處描述的實(shí)施例中，提供了連接設(shè)備和連接系統(tǒng)，其允許將IC的每個(gè)接觸焊墊連接至 IC的所有其他焊墊，即使在一個(gè)或多個(gè)部分包含負(fù)供電線時(shí)。部分300包括單元314-322，單元314-322包括連接設(shè)備，共同形成連接所有接觸 焊墊至部分300的所有其他接觸焊墊以及至連續(xù)通用地線306的連接系統(tǒng)。例如，AVDD單 元314連接正供電線302和部分地線304。具體來說，AVDD單元314包括二極管330和箝 位電路332。當(dāng)部分地線304上出現(xiàn)正向ESD事件或正供電線302上出現(xiàn)負(fù)向ESD事件時(shí)， 二極管330提供一路徑。當(dāng)正供電線302上出現(xiàn)正向事件或部分地線304上出現(xiàn)負(fù)向事件 時(shí)，單個(gè)箝位電路332提供一路徑。如上所述，使用箝位電路來提供從第一組件(element)例如正供電線302到第二組件例如部分地線304的路徑，在正常操作中，第一組件的電壓比 第二組件高，從而僅在ESD事件過程而不在正常操作過程中提供該路徑。AVSS單元316連接部分地線304和負(fù)供電線308。AVSS單元316包括二極管334 和箝位電路336。當(dāng)負(fù)供電線308上出現(xiàn)正向事件或部分地線304上出現(xiàn)負(fù)向ESD事件時(shí)， 二極管334提供一路徑。當(dāng)部分地線304上出現(xiàn)正向ESD事件或負(fù)供電線308上出現(xiàn)負(fù)向 ESD事件時(shí)，單個(gè)箝位電路336提供一路徑。AIO單元318連接AIO焊墊342至正供電線302和負(fù)供電線308。AIO單元318 包括二級(jí)管338和340。當(dāng)I/O焊墊342上出現(xiàn)正向ESD事件或正供電線302上出現(xiàn)負(fù)向 ESD事件時(shí)，二極管338提供I/O焊墊342和正供電線302之間的傳導(dǎo)路徑。當(dāng)I/O焊墊 342上出現(xiàn)負(fù)向ESD事件或負(fù)供電線302上出現(xiàn)正向ESD事件時(shí)，二極管340提供I/O焊墊 342和負(fù)供電線308之間的傳導(dǎo)路徑。
AVSSN單元320將正供電線302連接至負(fù)供電線308上。AVSSN單元320包括堆 疊箝位電路345，用于當(dāng)與正供電線302連接的接觸焊墊上出現(xiàn)正向ESD事件或連接至負(fù)供 電線308的接觸焊墊上出現(xiàn)負(fù)向ESD事件時(shí)，提供傳導(dǎo)路徑。堆疊箝位電路類似于堆疊箝 位電路345，其應(yīng)用在下文將描述的包括負(fù)供電線的系統(tǒng)中。DIO單元322將正供電線302，負(fù)供電線308和部分地線304連接至連續(xù)通用地線 306。DIO單元322包括二極管344-350。當(dāng)連續(xù)通用地線306上出現(xiàn)正向ESD事件或正供 電線302上出現(xiàn)負(fù)向ESD事件時(shí)，二極管344提供連續(xù)通用地線306和正供電線302之間 的傳導(dǎo)路徑。當(dāng)連續(xù)通用地線306上出現(xiàn)正向ESD事件或部分地線304上出現(xiàn)負(fù)向ESD事 件時(shí)，二極管348提供傳導(dǎo)路徑。當(dāng)部分地線304上出現(xiàn)正向ESD事件或連續(xù)通用地線306 上出現(xiàn)負(fù)向ESD事件時(shí)，二極管346提供傳導(dǎo)路徑。當(dāng)負(fù)供電線308上出現(xiàn)正向ESD事件 或連續(xù)通用地線306上出現(xiàn)負(fù)向ESD事件時(shí)，二極管350提供傳導(dǎo)路徑。部分301包括單元324-328，每一個(gè)單元包括連接設(shè)備，一起合作來釋放ESD事件。 AAVDD單元324包括二極管352和單個(gè)箝位電路354。當(dāng)部分地線上出現(xiàn)正向ESD事件或 正供電線310上穿行負(fù)向ESD事件時(shí)，二極管352提供正供電線310和部分地線312之間 的傳導(dǎo)路徑。當(dāng)電線310上出現(xiàn)正向ESD事件或電線312上出現(xiàn)負(fù)向ESD事件時(shí)，單個(gè)箝 位電路354提供正供電線310和部分地線312之間的傳導(dǎo)路徑。AIO單元包括二極管358和360以及單個(gè)箝位電路356。單個(gè)箝位電路356提供部 分地線312和正供電線310之間的傳導(dǎo)路徑。當(dāng)正供電線310上出現(xiàn)正向ESD事件或負(fù)供 電線312上出現(xiàn)負(fù)向ESD事件時(shí)，單個(gè)箝位電路356提供傳導(dǎo)路徑。如圖3所示，部分301 不包括負(fù)供電線。在一實(shí)施例中，部分301的電路模塊不需要負(fù)供電線。例如，與I/O焊墊 362連接的I/O電路模塊不需要負(fù)供電線。在另一實(shí)施例中，I/O焊墊362不必要在負(fù)向和 正向電壓之間轉(zhuǎn)換。AVSS單元328包括二極管364-368。當(dāng)部分地線312上出現(xiàn)正向ESD事件或正供 電線310上出現(xiàn)負(fù)向ESD事件時(shí)，二極管364提供部分地線312和正供電線310之間的路 徑。二極管366和368，類似于DIO單元322中的二極管348和346，將部分地線312連接 至連續(xù)通用地線306上。特別地，當(dāng)連續(xù)通用地線306上出現(xiàn)正向ESD事件或部分地線312 上出現(xiàn)負(fù)向ESD事件時(shí)，二極管366提供連續(xù)通用地線306和部分地線312之間的傳導(dǎo)路 徑。當(dāng)?shù)鼐€312出現(xiàn)上正向ESD事件或連續(xù)通用地線306上出現(xiàn)負(fù)向ESD事件部分時(shí)，二極管368提供傳導(dǎo)路徑。因此，AVSS單元328，類似于DIO單元322，將部分301連接至連續(xù)通用地線306上。在一個(gè)實(shí)施例中，集成電路的所有其他單元都可包含類似于DIO單元322 或者AVSS單元328的單元，以便他們可以連接到續(xù)通用地線306。例如，類似于部分300的 包含負(fù)供電線的部分可具有與DIO單元322類似的單元，以及類似于部分301的不包含負(fù) 供電線的單元部分可具有與AVSS單元328類似的單元。上面就接觸焊墊上的ESD事件對(duì)圖3所示的連接設(shè)備所提供的傳導(dǎo)路徑進(jìn)行了描 述，所述接觸焊墊與電線302-312的一個(gè)或多個(gè)連接。然而，當(dāng)這些連接設(shè)備接收到別處出 現(xiàn)的ESD時(shí)，還提供傳導(dǎo)路徑。例如，當(dāng)部分地線304上出現(xiàn)正向ESD事件或正供電線302 上出現(xiàn)負(fù)向ESD事件時(shí)，二極管330提供傳導(dǎo)路徑。然而，當(dāng)二極管330接收到另一焊墊上 的ESD事件引起的ESD電流時(shí)，二極管330還提供傳導(dǎo)路徑。例如，負(fù)供電線308上的正向 ESD事件會(huì)導(dǎo)致經(jīng)二極管334傳導(dǎo)的電流。該電流由二極管330傳導(dǎo)至正供電線302。一 旦ESD電流傳遞至部分地線304，就好像部分地線304上已出現(xiàn)了 ESD事件。在一實(shí)施例中，單元314-328可依據(jù)該部分的設(shè)計(jì)需要或依據(jù)該部分中電路模塊 的需要重復(fù)設(shè)置。例如，對(duì)于與部分300的I/O電路模塊連接的每一 I/O焊墊來說，可重復(fù) 設(shè)置AIO單元318。這些單元的每一個(gè)提供了實(shí)現(xiàn)ESD事件的釋放所需要的必要連接，以及 允許I/O焊墊342從負(fù)向電壓AVSSN轉(zhuǎn)換至正向AVDD。在另一實(shí)施例中，單元314-328的 其他單元也可重復(fù)設(shè)置。因此，組織部分300和301中的各個(gè)連接設(shè)備可允許靈活的ESD 釋放設(shè)計(jì)，可基于部分和/或部分中的電路模塊的需要進(jìn)行調(diào)整。通過在每一單元314-328中設(shè)置連接設(shè)備，與IC部分連接的接觸焊墊連接至每一 個(gè)其他焊墊，從而使得任意兩個(gè)接觸焊墊之間的ESD事件能夠釋放。在另一實(shí)施例中，提供 了接觸焊墊之間的多個(gè)路徑。這樣做可以減少流過任一設(shè)備的電流，從而減少在ESD事件 發(fā)生過程中設(shè)備被破壞的可能性。例如，在I/O焊墊362和I/O焊墊342之間出現(xiàn)ESD事 件。換句話說，相對(duì)于I/O焊墊342，1/0焊墊362是崩潰的。ESD電流通過二極管358從焊 墊362流至正供電線310。ESD電流通過單個(gè)箝位電路354和356從正供電線310流至部分 地線312，以及通過二極管368流至連續(xù)通用地線306。通過連續(xù)通用地線306，ESD電流從 部分301流至部分300。ESD電流通過二極管344傳遞至正供電線302。ESD電流通過堆疊 箝位電路345和箝位電路332和336從正供電線302傳遞至負(fù)供電線308，最后通過二極管 340傳遞至焊墊342。因此，焊墊362上的ESD事件就會(huì)釋放。如上所述，任何兩個(gè)焊墊之 間可能有多于一個(gè)路徑。例如，除了從連續(xù)通用地線306傳遞ESD電流至正供電線302 (再 通過負(fù)供電線308和二極管340傳遞至342)之外，ESD電流還通過二極管348傳遞至部分 地線304。ESD電流可通過單個(gè)箝位電路336從部分地線304傳遞至負(fù)供電線308，再通過 二極管340傳遞至342。在另一實(shí)施例中，如上所述的兩個(gè)放電路徑事實(shí)上是并行的，因此 穿過部分301的不同設(shè)備的電流會(huì)減少，從而ESD事件就會(huì)釋放，不會(huì)破壞設(shè)備。在另一實(shí) 施例中，類似地，部分301包括不同電線之間的多個(gè)路徑，從而ESD電流能夠并行傳遞，減少 任一單個(gè)設(shè)備流過的電路。例如，箝位電路356與箝位電路354并聯(lián)。因此，單元314-328 中提供的連接設(shè)備的系統(tǒng)提供了任何兩個(gè)焊墊之間的多個(gè)路徑。從而兩個(gè)接觸焊墊之間的 ESD事件能夠釋放而不會(huì)破壞連接設(shè)備?；谶@些描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，類似地，與 部分300和/或部分301連接的其他接觸焊墊之間的ESD事件可通過圖3提供的連接設(shè)備 釋放。在另一實(shí)施例中，焊墊362和342之間的ESD事件為最壞的情況，因?yàn)檫@些焊墊與不同部分的電路模塊連接。這是最壞的情況，原因在于分隔部分300和301的距離以及傳遞 部分300和301之間的ESD事件所需的電路的復(fù)雜度。然而，即使是這樣的最壞的情況，如 上所述，ESD事件也是能夠釋放的。 圖4示出了現(xiàn)有單個(gè)箝位電路400的結(jié)構(gòu)圖。在一實(shí)施例中，單個(gè)箝位電路332、 354和356基本上類似于箝位電路400。箝位電路400包括電阻402和404、pmos晶體管 406和408、以及nmos晶體管410-414、二極管416和418。箝位電路400的組件的示范性 尺寸和數(shù)值如圖4所示。pmos晶體管406接地并用作電容。pmos晶體管406與電阻402形成RC電路。在 另一實(shí)施例中，箝位電路400可省略pmos晶體管406和電阻402。pmos晶體管408和nmos晶體管412形成逆變器。如圖4所示，逆變器的輸入由 RC電路控制。逆變器的輸出控制nmos晶體管414的門級(jí)。在一實(shí)施例中，nmos晶體管414 是相對(duì)大的晶體管，能夠分流大的ESD電流。例如，與W/L為3 μ m/0. 39 μ m的nmos晶體管 412相比較，nmos晶體管具有寬/長(zhǎng)(W/L)為31 μ m/0. 35 μ m。當(dāng)焊墊420上出現(xiàn)ESD事 件時(shí)，RC電路保持逆變器的輸入為低。而逆變器的輸出為高，有效的開啟nmos晶體管414。 一旦nmos晶體管414開啟，就會(huì)如期望那樣對(duì)ESD電流進(jìn)行分流。當(dāng)出現(xiàn)ESD事件以及連接至地線例如部分地線304時(shí)，單個(gè)箝位電路400對(duì)電流 進(jìn)行分流。然而，當(dāng)箝位電路400連接至負(fù)供電線例如類似于單個(gè)箝位電路336，nmoS晶體 管410-414的襯底(bulk)連接會(huì)正向偏置，導(dǎo)致不期望的短路。箝位電路400還包括二極管416和418。在一實(shí)施例中，當(dāng)電流通過nmos晶體管 414流動(dòng)時(shí)，二極管416和418允許電流反向流動(dòng)。使得箝位電路4400為雙向設(shè)備。還可另 外提供二極管416和418，或者提供二極管416和418來替代提供反向路徑的其他二極管。 例如，如果箝位電路332的實(shí)現(xiàn)與箝位電路400類似，二極管416和418可用二級(jí)管330替 代，或者另外提供二極管416和418。在另一實(shí)施例中，箝位電路400可省去二極管416和 418。圖5是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的單個(gè)箝位電路500的結(jié)構(gòu)圖。例如，單個(gè)箝位電路 336，如圖3所示，類似于箝位電路500。箝位電路500包括電阻402、404和502、二極管416 和418、pmos晶體管504、以及nmos晶體管506-512。除了單個(gè)箝位電路400中的pmos晶 體管406被單個(gè)箝位電路500中的nmos晶體管508替代外，單個(gè)箝位電路500基本上類 似于圖5所示的單個(gè)箝位電路400。類似于參考圖4描述的pmos晶體管406，nmoS晶體管 508用作電容，并與電阻402 —起形成RC電路，該RC電路用于將晶體管504和510形成的 逆變器的輸入在ESD事件過程中保持為低。在另一實(shí)施例中，晶體管508可由電容代替以 形成RC電路，例如，使用金屬電容。而且，nmos晶體管506-512形成于隔離ρ溝道，P溝道將它們隔離并將其連接至負(fù) 電源，使得它們的各個(gè)襯底不正向偏置。還有，箝位電路500進(jìn)一步包括電阻502，用于阻止 pmos晶體管504中的閂鎖效應(yīng)(latch up)。通過將所有的nmos設(shè)備形成于隔離ρ溝道， 可使用單個(gè)箝位電路500，連接至負(fù)供電線而不是地線。圖6示出了堆疊箝位電路600的結(jié)構(gòu)圖。堆疊箝位電路600包括二極管602-614、 電阻616-620、pmos晶體管622-626，以及nmos晶體管628-638。堆疊箝位電路600工作 的方式基本上類似于圖4所示的單個(gè)箝位電路400。pmos晶體管626與電阻616 —道形成RC電路。pmos晶體管622和nmos晶體管630形成逆變器。逆變器將RC電路的輸出作為 其輸入。nmos晶體管632-638為一組串聯(lián)nmos晶體管，用于在焊墊640上出現(xiàn)ESD事件的 過程中傳遞電流。nmos晶體管634和638由逆變器驅(qū)動(dòng)。二極管602-612形成二極管串， 為將為晶體管632和636提供正確的偏置。實(shí)質(zhì)上，二極管602-612逐步降低nmos晶體管 632-638電壓，從而不對(duì)這些設(shè)備產(chǎn)生壓力。電阻620和pmos晶體管624形成一設(shè)備，用于 在ESD事件過程中開啟nmos晶體管632-638。在ESD事件過程中，通常期望盡可能快的開 啟堆疊箝位電路600，使得ESD電流安全分流。由電阻620和pmos晶體管624形成的設(shè)備 為逆變器和nmos晶體管632和636供電。通過其電容，pmos晶體管624將其門級(jí)保持為 低，因此nmos晶體管632和636的門級(jí)為高。在另一實(shí)施例中，堆疊箝位電路600不包括 上述設(shè)備。然而，在那些實(shí)施例中，堆疊箝位電路不快速開啟，因?yàn)閚mos晶體管632-638還 要等待二極管602-612開啟。使用該設(shè)備，在瞬變ESD事件過程中，二極管602-612基本上 旁路掉。 二極管614，與圖4所示的二極管416和418類似，用于提供對(duì)串聯(lián)nmos晶體管 632-638來說相反方向的路徑，使得箝位電路600為雙向設(shè)備。與圖5所示的單個(gè)箝位電路500類似，在用于連接負(fù)供電源時(shí)，堆疊箝位電路600 還可能遇到問題。特別地，nmos晶體管628-638的襯底源連接(bulkjunction)為正向偏置。圖7是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的堆疊箝位電路700的結(jié)構(gòu)圖。例如，堆疊箝位電路 700可用于圖3所示的堆疊箝位電路345。堆疊箝位電路700包括二極管602-614，電阻 616-620,pmos 晶體管 624 和 626、以及 nmos 晶體管 702-712。除了 pmos 晶體管 626 由 nmos 晶體管904代替外，堆疊箝位電路700基本上與圖6所示的堆疊箝位電路600類似。還有， nmos晶體管902-912形成于隔離ρ溝道，從而它們的各個(gè)襯底連接是非正向偏置。結(jié)論上文已對(duì)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例進(jìn)行描述，應(yīng)當(dāng)理解的是，這些僅作為示例，并不作 為對(duì)本發(fā)明的限制。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)的變化，而不脫 離本發(fā)明權(quán)利要求所述的精神和范圍。總之，本發(fā)明的寬度和保護(hù)范圍并不限于上文所述 的任一實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)依據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求書所定義的內(nèi)容以及其等價(jià)方案來界定。
權(quán)利要求
一種集成電路設(shè)備，其特征在于，包括地線；正供電線；負(fù)供電線；電路塊；多個(gè)接觸焊墊，其中地線、正供電線、負(fù)供電線和電路塊中的每一個(gè)與多個(gè)接觸焊墊的各個(gè)接觸焊墊連接，其中配置與電路塊連接的接觸焊墊，使其能夠從負(fù)供電線電壓轉(zhuǎn)為正供電線電壓；以及連接系統(tǒng)，將所述多個(gè)接觸焊墊的每一接觸焊墊與多個(gè)接觸焊墊的其他接觸焊墊連接，借此，多個(gè)接觸焊墊的兩個(gè)接觸焊墊之間的ESD事件就會(huì)釋放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路設(shè)備，其特征在于，其中所述連接系統(tǒng)包括至少一 個(gè)二極管或箝位電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成電路設(shè)備，其特征在于，其中所述箝位電路為堆疊箝位 電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成電路設(shè)備，其特征在于，其中所述箝位電路包括nmos晶體管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成電路設(shè)備，其特征在于，其中所述nmos晶體管形成為隔 離P溝道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路設(shè)備，其特征在于，其中所述地線、正供電線、負(fù)供 電線和電路塊是所述IC設(shè)備第一部分的一部分，其中所述IC設(shè)備進(jìn)一步包括第二部分，所 述第二部分包括第二地線； 第二正供電線； 第二電路塊；其中所述第二地線、第二正供電線和第二電路塊中的每一個(gè)與所述多個(gè)接觸焊墊的各 個(gè)接觸焊墊連接。
7.一種箝位電路，其特征在于，包括 逆變器；以及nmos晶體管，其中nmos晶體管的門級(jí)與所述逆變器的輸出連接，其中所述nmos晶體管 形成于隔離P溝道。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的箝位電路，其特征在于，其中所述逆變器包括pmos晶體管和 nmos晶體管，其中所述逆變器的nmos晶體管形成為隔離p溝道。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的箝位電路，其特征在于，其中所述nmos晶體管為一組四疊接 式nmos晶體管的一部分，形成為隔離p溝道
10.一種集成電路設(shè)備，其特征在于，包括 地線；正供電線； 負(fù)供電線； 電路塊；多個(gè)接觸焊墊，其中地線、正供電線、負(fù)供電線和電路塊中的每一個(gè)與多個(gè)接觸焊墊的 各個(gè)接觸焊墊連接，其中配置與電路塊連接的接觸焊墊，使其能夠從負(fù)供電線電壓轉(zhuǎn)為正 供電線電壓；以及用于將所述多個(gè)接觸焊墊的每一接觸焊墊與多個(gè)接觸焊墊的其他接觸焊墊連接的連 接工具，借此，多個(gè)接觸焊墊的兩個(gè)接觸焊墊之間的ESD事件就會(huì)釋放。
全文摘要
本發(fā)明涉及集成電路設(shè)備和箝位電路，提供一種釋放ESD事件的裝置和系統(tǒng)。在一實(shí)施例中，集成電路(IC)設(shè)備包括地線、正供電線、負(fù)供電線、電路塊、多個(gè)接觸焊墊以及連接系統(tǒng)。地線、正供電線、負(fù)供電線、電路塊的每一個(gè)與多個(gè)接觸焊墊的各個(gè)接觸焊墊連接。配置與電路塊連接的接觸焊墊，使其能夠從負(fù)供電線電壓轉(zhuǎn)為正供電線電壓。連接系統(tǒng)將多個(gè)接觸焊墊的每一接觸焊墊與多個(gè)接觸焊墊的其他接觸焊墊連接，借此，多個(gè)接觸焊墊的兩個(gè)接觸焊墊之間的ESD事件就會(huì)釋放。
文檔編號(hào)H02H9/02GK101867180SQ20101015565
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者拉馬錢德蘭·文卡塔薩布拉瑪廉, 羅伯特·埃利奧 申請(qǐng)人:美國(guó)博通公司