集成电路设备和箝位电路的制作方法

专利名称：集成电路设备和箝位电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在电路焊盘间提供低电阻路径(low resistance path)的方法， 从而利于静电放电(electrostatic discharge，简称ESD)电流的释放。
背景技术：
ESD事件会产生破坏电子设备的瞬变高电压和电流。例如，如果这些瞬变电压 和电流未安全释放，就会产生热量。产生的这些热量例如会破坏集成电路(integrated circuit，简称IC)元件，因此，ESD防护设备的目的就是利于ESD事件瞬变的安全释放。进 一步地，瞬变电压的电压幅度可超过晶体管设备的击穿电压(breakdown voltage)，该击穿 电压会导致设备的失效。为了防止ESD电路破坏电路组件，可在电路焊盘之间提供一路径。以此方式，任何 两个焊盘之间的ESD事件都能被释放掉。而且，该路径最好具有低电阻特性，从而减少以下 的可能性ESD电流在两个焊盘之间流动时会对组件造成破坏。现有的系统将与某部分电 路块(circuit blocks of a segment)相关的所有电线和所有焊盘与该部分地线(segment ground rail)连接。每一部分的地线再与整个电路级(circuit wide)的地线连接。通过 各个部分的地线和整个电路级地线，与电路相关的每一焊盘均与其他焊盘连接。一些电路设计要求电路部分除了包括正供电线(positive supply rail)和部分 地线外，还需包括负供电线(negative supply rail)。例如，1/0焊盘需要负供电线才能从 而负电压转为正电压。现有的ESD防护系统不能够进行扩展，从而为包含具有负供电线的 电路部分(circuit segment)的电路提供ESD防护。例如，负供电线和部分地线之间的二 极管连接或者电路级地线在正常操作过程中可能是正向偏压的，这会导致不想要的短路。因此，需要一种ESD防护系统，为包含具有负供电线的电路部分 (circuitsegment)的电路提供ESD防护。

发明内容
本发明提供一种释放ESD事件的装置和系统。在一实施例中，集成电路(IC)设备 包括地线、正供电线、负供电线、电路块、多个接触焊垫以及连接系统。地线、正供电线、负 供电线、电路块的每一个与多个接触焊垫的对应接触焊垫连接。配置与电路块连接的接触 焊垫，使其能够从负供电线电压转为正供电线电压。连接系统将多个接触焊垫的每一接触 焊垫与多个接触焊垫的其他接触焊垫连接，借此，多个接触焊垫的两个接触焊垫之间的ESD 事件就会释放。根据本发明的一方面，提出一种集成电路设备，包括地线；正供电线；负供电线；电路块；
多个接触焊垫，其中地线、正供电线、负供电线和电路块中的每一个与多个接触焊 垫的各个(respective)接触焊垫连接，其中配置与电路块连接的接触焊垫，使其能够从负 供电线电压转为正供电线电压；以及连接系统，将所述多个接触焊垫的每一接触焊垫与多个接触焊垫的其他接触焊垫 连接，借此，多个接触焊垫的两个接触焊垫之间的ESD事件就会释放。
作为优选，所述连接系统包括至少一个二极管或箝位电路(clamp)。作为优选，所述箝位电路为堆叠箝位电路。作为优选，所述箝位电路包括nmos晶体管。作为优选，所述nmos晶体管形成为(formed in)隔离ρ沟道。作为优选，所述地线、正供电线、负供电线和电路块是所述IC设备第一部分的一 部分，其中所述IC设备进一步包括第二部分，所述第二部分包括第二地线；第二正供电线；第二电路块；其中所述第二地线、第二正供电线和第二电路块中的每一个与所述多个接触焊垫 的各个接触焊垫连接。作为优选，所述IC设备进一步包括第三地线，其中所述第三地线将所述第一地 线和第二地线连接。作为优选，所述连接系统包括连接所述正供电线和所述地线的第一单元(cell)；连接所述负供电线和所述地线的第二单元；连接所述负供电线和所述正供电线的第三单元；连接所述正供电线、地线和所述负供电线的第四单元。作为优选，所述第一、第二、第三和第四单元中至少一个包括至少一个二极管或箝 位电路。作为优选所述电路块为输入/输出电路块。根据本发明的再一方面，提出一种箝位电路，包括逆变器(inverter)；以及nmos晶体管，其中nmos晶体管的门级与所述逆变器的输出连接，其中所述nmos晶 体管形成于隔离P沟道。作为优选，所述逆变器包括pmos晶体管和nmos晶体管，其中所述逆变器的nmos 晶体管形成为隔离P沟道。作为优选，所述nmos晶体管为一组四叠接式nmos晶体管的一部分，形成为隔离ρ 沟道。作为优选，所述电源箝位电路进一步包括电阻-电容(Resistance-Capacitance，简称RC)电路，用于控制所述逆变器的输 入从而使得所述逆变器的输出足以开启所述nmos晶体管。作为优选，所述RC电路包括作为电容进行工作的nmos晶体管，其中所述RC电路 的所述nmos晶体管形成为隔离ρ沟道。
作为优选，所述RC电路包括电容。作为优选，所述电容为金属电容。根据本发明的一方面，提出一种集成电路设备，包括地线； 正供电线；负供电线；电路块；多个接触焊垫，其中地线、正供电线、负供电线和电路块中的每一个与多个接触焊 垫的各个(respective)接触焊垫连接，其中配置与电路块连接的接触焊垫，使其能够从负 供电线电压转为正供电线电压；以及用于将所述多个接触焊垫的每一接触焊垫与多个接触焊垫的其他接触焊垫连接 的连接工具，借此，多个接触焊垫的两个接触焊垫之间的ESD事件就会释放。作为优选，所述地线、正供电线、负供电线和电路块是所述IC设备第一部分的一 部分，其中所述IC设备进一步包括第二部分，所述第二部分包括第二地线；第二正供电线；第二电路块；其中所述第二地线、第二正供电线和第二电路块中的每一个与所述多个接触焊垫 的各个接触焊垫连接。在另一实施例中，所述连接系统包括箝位电路，所述箝位电路包括逆变器和nmos 晶体管。nmos晶体管的门级与所述逆变器的输出连接。所述nmos晶体管形成为隔离ρ沟道。在一实施例中，集成电路(IC)设备包括地线、正供电线、负供电线、电路块、多个 接触焊垫和连接工具，所述连接工具用于将所述多个接触焊垫的每一接触焊垫与多个接触 焊垫的其他接触焊垫连接。地线、正供电线、负供电线和电路块中的每一个与多个接触焊垫 的各个接触焊垫连接，其中配置与电路块连接的接触焊垫，使其能够从负供电线电压转为 正供电线电压。用于将所述多个接触焊垫的每一接触焊垫与多个接触焊垫的其他接触焊垫 连接的连接工具，借此，多个接触焊垫的两个接触焊垫之间的ESD事件就会释放。下文将结合附图对具体实施例进行详细描述，以帮助理解本发明的各种优点、各 个方面和创新特征。应当注意，本发明并不限于所述的实施例。此处所揭露的实施例仅用 于解释之用。本领域普通技术人员可基于本发明的内容想到其他的实施例。


这里所包含的附图作为说明书的一部分阐述了本发明并与说明书一起进一步帮 助解释本发明的原理以及使得相关领域的技术人员能够实现和使用本发明。图1示出了现有塑料方形扁平封装(Plastic Quad Flat Package，简称PQFP)的 横截面视图；图2示出了现有电路部分的结构图；图3是依据本发明一实施例的电路部分的结构图4示出了现有单个箝位电路的结构图；图5是依据本发明一实施例的单个箝位电路的结构图；图6示出了堆叠箝位电路的结构图；图7是依据本发明一实施例的堆叠箝位电路的结构图。下文将结合附图对具体实施例进行详细描述，以帮助理解本发明的各种优点、各个方面和创新特征。附图中，类似的参考符号认为是相应的组件。类似的参考标号一般表 示相同、功能相似和/或结构类似的组件。附图标记最左边的数字用于标识该附图标记首 次出现时的那幅附图的编号。
具体实施例方式下文的具体描述设计阐述本发明所主张的权利要求，摘要和发明内容部分阐述的 是本发明的一个或多个并非所有的优选实施例，因此并不作为对本发明和权利要求的限 制。以上借助于功能模块阐述了本发明的内容，所述功能模块阐述了具体功能实现和 功能之间的相互关系。这些功能模块的划分仅为了描述的方便。只要能够合理的执行这些 具体功能以及其关系的任何划分方式都是可以的。先前对具体实施例的描述已完全揭示了本发明的一般特性，本领域的技术人员通 过应用这些知识，无需过度的实验就能够修改和/或将这些具体实施例适应于各种应用， 而不脱离本发明的实质。所以，基于本发明的教导和指导，这些适应和修改应认为包含在所 揭露的实施例的等价方式和范围之内。应当理解，这里的措辞和术语仅用作解释之用，并不 作为对本发明的限制，因此本发明描述的术语和措辞在本发明的教导和指导下，本领域的 技术人员能够理解。本发明的宽度以及保护范围不应被描述的优选实施例所限制，而应当依据下文描 述的权利要求和其等价权利要求来限定。图1示出了现有塑料方形扁平封装(Plastic Quad Flat Package，简称PQFP)的 横截面视图。一个集成电路芯片(die) 150通过胶粘剂170附加在芯片附加垫(die attach pad, DAP) 140上，芯片附加垫140是铜或铜合金引线框架110的一部分。接触焊垫190通 过丝焊(wirebonds) 130连接至引线框架导引(leadframe lead) 180上，丝焊130构成芯片 150、DAP和引线框架导引180之间的电连接。IC芯片150和丝焊130被模压在封装材料 120中来进行环境保护，典型的封装材料是塑料。引线框架导引180可以是直的、弯的并从 包装100的一边或多边延伸。ESD事件可能导致包装100暴露于高电流下。ESD电流经引线框架导引180传导 并通过接触焊垫190由IC芯片150的电路模块接收。基于这里的阐述，对于相关领域的技 术人员来说，其他封装例如阵列式封装也会出现ESD事件。在一 ESD事件中，相对于第二接触焊垫，第一接触焊垫是击溃的(zapped)。相对于 第二接触焊垫，第一个接触焊垫具有更低或更高的潜在可能性。为了释放ESD事件，最好在 第一和第二接触焊垫之间提供一个路径。而且，由于与ESD事件相关的瞬时电压可能比较 高，通常期望低电阻路径。图2示出了现有电路部分200的结构图。例如，电路部分200是图1所示的IC芯片的一部分。电路部分200包括正供电线202 (用于提供电压AVDD)、部分地线206和连续 通用地线(continuous common ground rail) 208。在一实施例中，电线 202、206 和 208 可 以电路的方式实现，所述电路包括一个或多个迹线(trace)、信号面(signal plane)或导 通孔(via)。电线202、206和208提供信号至电路部分200的不同电路模块中(未示出)。 连续通用地线208将电路部分200连接至其他电路部分。例如，连续通用地线208将电路 部分200连接至在IC芯片中实现的其他电路部分。电路 部分200进一步包括连接系统，该连接系统包括连接设备212-226，将电线 202,206和208连接在一起。通过将电线202、206和208连接在一起，连接电线202、206和 208中任一个的任何两个焊垫之间的ESD事件就会释放。电路部分200还包括输入/输出 (1/0)焊垫210。在一实施例中，1/0焊垫210是连接至电路部分200的电路模块的诸多焊 垫中的一个。通过将与电路部分200的电路模块相关的接触焊垫连接至一个或多个电线 202、206和208上，以及将连接线202、206和208彼此连接，与电路部分200的电路模块连 接的任何两个焊垫之间的ESD事件就会释放。而且，通过将IC芯片的所有电路部分连接至 连续通用地线206上，IC芯片的任何两个焊垫之间的ESD事件就会释放。如图2所示，正供电线202通过二极管212和箝位电路214连接至部分地线 206。当在部分地线206上出现正向(Positive)ESD事件时或在正供电线202上出现负向 (Iiagtive)ESD事件时，例如，如果相对于正供电线202，部分地线206是崩溃的(zapped)，二 极管212正向偏置并在正供电线202和地线206之间提供低电阻路径。尽管这里描述的实 施例涉及电线上的ESD事件，对于相关领域的技术人员来说，还涉及与一元件连接的接触 焊垫上接收的ESD事件，所述元件将IC连接至其他设备，例如图1所示的导引180。当正供电线202上出现正向ESD事件或部分地线206上出现负向ESD事件时，例 如，如果相对于部分地线206，正供电线202是崩溃的，单个箝位电路214为两个电线提供低 电阻路径。面向二极管212的反方向的二极管，当电线202相对于电线206是崩溃的时候， 不能被用于在正供电线202和部分地线206之间提供传导路径，因为正供电线202比部分 地线206通常具有较高的潜在可能性。因此，如果使用二极管，在正常操作时，电线202和 206之间会短路。单个箝位电路214仅当出现ESD事件时，允许在正供电线202和部分地线 206之间提供一传导路径，从而避免正常操作过程中的短路。类似地，单个箝位电路216将 电线202连接至电线206。因此箝位电路214和箝位电路216提供电线202和电线206之 间的并联连接。以此方式，在电线202和206之间穿行的ESD电流(current)就会在箝位 电路214和箝位电路216之间驱散，从而减少了破坏箝位电路214和箝位电路216任一个 的可能性。而且，这种并联连接提供了电线202和206之间的低电阻。1/0焊垫210通过二极管218与正供电线202连接。当1/0管脚210上出现正向 事件时，二极管218提供了 1/0焊垫210和电线202之间的路径。通过二极管218，ESD电 流穿过箝位电路214和216流向正供电线202和部分地线206。当1/0焊垫210上出现负 向ESD事件时，二极管220提供1/0焊垫210和部分地线206之间的路径。当部分地线206 上出现正向ESD事件时，与二极管212并联的二极管222提供部分地线206和正供电线202 之间的路径。因此，与电线或电路部分200的其他电路模块连接的焊垫上出现的所有ESD 事件都会传递至部分地线206。部分地线206通过二极管224和226连接至连续通用地线 208。当连续通用地线208上出现正向ESD事件或部分地线206上出现负向ESD事件时，二极管224提供连续通用地线208和部分地线206之间的传导路径。例如，正向ESD事件可 能出现在与电线208连接的另一电路部分上。类似地，当部分地线206上出现正向ESD事 件或连续通用地线208上出现负向ESD事件时，二极管226提供部分地线206和连续通用 地线208之间的传导路径。通过各个部分电线例如地线或供电电线以及设备级连续通用地 线208，与IC相关的所有焊垫连接至IC的所有其他焊垫。
尽管图2示出的常用技术提供了电路部分的ESD保护，所述电路部分包括正供电 线和部分地线，当电路部分中包含负供电线时这种配置不能提供ESD保护。所包含的负供 电线使得一些焊垫例如I/O焊垫能够从负电压转为正电压。当电路部分包含负供电线时， 传统的关于使用二极管连接所有电线至部分地线的技术往往失效。例如，为了使得I/O焊 垫获得足够的转换，I/O焊垫需要同时连接至正供电线和负供电线。因此，在图2所示的情 况下，这种I/O焊垫不能连接至部分地线。因为不能够实现期望的电压转换。而且，传统技 术不能进行简单的改进，使得所有部分电线连接负供电线而不是部分地线，例如，为了 ESD 的目的将负供电线视为部分电线。负供电线和连续通用地线之间的二极管在正常操作时正 向偏置，导致了不想要的短路。图3是依据本发明一实施例的电路部分300和301的结构图；在一实施例中，电路 部分300和301是IC芯片的一部分，类似于图1所示的芯片150。在一实施例中，部分300 为模拟音频部分，部分301为不同的模拟部分。然而，本发明并非仅限于模拟部分或模拟音 频部分做限定，也可为部分300使用其他类似的电路。部分300包括正供电线302，用于提 供电压AVDPP，部分地线304，用于提供部分地线AVSS，负供电线308用于提供电压AVSSN。 在一实施例中，AVSSN大约为-2. 5V。部分301包括正供电线310，其提供电压AVDD，部分地线312提供地电压AVSS。图 3还包括连续通用电线306，用于连接部分300和301。在一实施例中，连续通用电线306将 IC的所有部分连接在一起。在一实施例中，电线302-312结构上与图2所示的电线202、206 和208类似。例如，电线302-312中的一个或多个是包含至少一个电路迹线、信号面或导通 孔(via)的电路。电线302-312的每一个连接至一个或多个接触焊垫。例如，一个或多个电线连接 至类似于图1所示的接触焊垫190的接触焊垫。而且，部分300和301的每一个还包括与额 外的接触焊垫连接的电路模块。例如，部分300和301的每一个还包括各自的I/O电路模 块(未示出)，分别连接至I/O接触焊垫342和362。如上所述，为了提供ESD保护，需要将 所有焊垫连接IC的所有其他接触焊垫上。这包括将接触焊垫连接至所有其他接触焊垫，所 述其他接触焊垫与电路模块连接，或与特定部分的电线连接或与IC的任何其他部分连接。 在此处描述的实施例中，提供了连接设备和连接系统，其允许将IC的每个接触焊垫连接至 IC的所有其他焊垫，即使在一个或多个部分包含负供电线时。部分300包括单元314-322，单元314-322包括连接设备，共同形成连接所有接触 焊垫至部分300的所有其他接触焊垫以及至连续通用地线306的连接系统。例如，AVDD单 元314连接正供电线302和部分地线304。具体来说，AVDD单元314包括二极管330和箝 位电路332。当部分地线304上出现正向ESD事件或正供电线302上出现负向ESD事件时， 二极管330提供一路径。当正供电线302上出现正向事件或部分地线304上出现负向事件 时，单个箝位电路332提供一路径。如上所述，使用箝位电路来提供从第一组件(element)例如正供电线302到第二组件例如部分地线304的路径，在正常操作中，第一组件的电压比 第二组件高，从而仅在ESD事件过程而不在正常操作过程中提供该路径。AVSS单元316连接部分地线304和负供电线308。AVSS单元316包括二极管334 和箝位电路336。当负供电线308上出现正向事件或部分地线304上出现负向ESD事件时， 二极管334提供一路径。当部分地线304上出现正向ESD事件或负供电线308上出现负向 ESD事件时，单个箝位电路336提供一路径。AIO单元318连接AIO焊垫342至正供电线302和负供电线308。AIO单元318 包括二级管338和340。当I/O焊垫342上出现正向ESD事件或正供电线302上出现负向 ESD事件时，二极管338提供I/O焊垫342和正供电线302之间的传导路径。当I/O焊垫 342上出现负向ESD事件或负供电线302上出现正向ESD事件时，二极管340提供I/O焊垫 342和负供电线308之间的传导路径。
AVSSN单元320将正供电线302连接至负供电线308上。AVSSN单元320包括堆 叠箝位电路345，用于当与正供电线302连接的接触焊垫上出现正向ESD事件或连接至负供 电线308的接触焊垫上出现负向ESD事件时，提供传导路径。堆叠箝位电路类似于堆叠箝 位电路345，其应用在下文将描述的包括负供电线的系统中。DIO单元322将正供电线302，负供电线308和部分地线304连接至连续通用地线 306。DIO单元322包括二极管344-350。当连续通用地线306上出现正向ESD事件或正供 电线302上出现负向ESD事件时，二极管344提供连续通用地线306和正供电线302之间 的传导路径。当连续通用地线306上出现正向ESD事件或部分地线304上出现负向ESD事 件时，二极管348提供传导路径。当部分地线304上出现正向ESD事件或连续通用地线306 上出现负向ESD事件时，二极管346提供传导路径。当负供电线308上出现正向ESD事件 或连续通用地线306上出现负向ESD事件时，二极管350提供传导路径。部分301包括单元324-328，每一个单元包括连接设备，一起合作来释放ESD事件。 AAVDD单元324包括二极管352和单个箝位电路354。当部分地线上出现正向ESD事件或 正供电线310上穿行负向ESD事件时，二极管352提供正供电线310和部分地线312之间 的传导路径。当电线310上出现正向ESD事件或电线312上出现负向ESD事件时，单个箝 位电路354提供正供电线310和部分地线312之间的传导路径。AIO单元包括二极管358和360以及单个箝位电路356。单个箝位电路356提供部 分地线312和正供电线310之间的传导路径。当正供电线310上出现正向ESD事件或负供 电线312上出现负向ESD事件时，单个箝位电路356提供传导路径。如图3所示，部分301 不包括负供电线。在一实施例中，部分301的电路模块不需要负供电线。例如，与I/O焊垫 362连接的I/O电路模块不需要负供电线。在另一实施例中，I/O焊垫362不必要在负向和 正向电压之间转换。AVSS单元328包括二极管364-368。当部分地线312上出现正向ESD事件或正供 电线310上出现负向ESD事件时，二极管364提供部分地线312和正供电线310之间的路 径。二极管366和368，类似于DIO单元322中的二极管348和346，将部分地线312连接 至连续通用地线306上。特别地，当连续通用地线306上出现正向ESD事件或部分地线312 上出现负向ESD事件时，二极管366提供连续通用地线306和部分地线312之间的传导路 径。当地线312出现上正向ESD事件或连续通用地线306上出现负向ESD事件部分时，二极管368提供传导路径。因此，AVSS单元328，类似于DIO单元322，将部分301连接至连续通用地线306上。在一个实施例中，集成电路的所有其他单元都可包含类似于DIO单元322 或者AVSS单元328的单元，以便他们可以连接到续通用地线306。例如，类似于部分300的 包含负供电线的部分可具有与DIO单元322类似的单元，以及类似于部分301的不包含负 供电线的单元部分可具有与AVSS单元328类似的单元。上面就接触焊垫上的ESD事件对图3所示的连接设备所提供的传导路径进行了描 述，所述接触焊垫与电线302-312的一个或多个连接。然而，当这些连接设备接收到别处出 现的ESD时，还提供传导路径。例如，当部分地线304上出现正向ESD事件或正供电线302 上出现负向ESD事件时，二极管330提供传导路径。然而，当二极管330接收到另一焊垫上 的ESD事件引起的ESD电流时，二极管330还提供传导路径。例如，负供电线308上的正向 ESD事件会导致经二极管334传导的电流。该电流由二极管330传导至正供电线302。一 旦ESD电流传递至部分地线304，就好像部分地线304上已出现了 ESD事件。在一实施例中，单元314-328可依据该部分的设计需要或依据该部分中电路模块 的需要重复设置。例如，对于与部分300的I/O电路模块连接的每一 I/O焊垫来说，可重复 设置AIO单元318。这些单元的每一个提供了实现ESD事件的释放所需要的必要连接，以及 允许I/O焊垫342从负向电压AVSSN转换至正向AVDD。在另一实施例中，单元314-328的 其他单元也可重复设置。因此，组织部分300和301中的各个连接设备可允许灵活的ESD 释放设计，可基于部分和/或部分中的电路模块的需要进行调整。通过在每一单元314-328中设置连接设备，与IC部分连接的接触焊垫连接至每一 个其他焊垫，从而使得任意两个接触焊垫之间的ESD事件能够释放。在另一实施例中，提供 了接触焊垫之间的多个路径。这样做可以减少流过任一设备的电流，从而减少在ESD事件 发生过程中设备被破坏的可能性。例如，在I/O焊垫362和I/O焊垫342之间出现ESD事 件。换句话说，相对于I/O焊垫342，1/0焊垫362是崩溃的。ESD电流通过二极管358从焊 垫362流至正供电线310。ESD电流通过单个箝位电路354和356从正供电线310流至部分 地线312，以及通过二极管368流至连续通用地线306。通过连续通用地线306，ESD电流从 部分301流至部分300。ESD电流通过二极管344传递至正供电线302。ESD电流通过堆叠 箝位电路345和箝位电路332和336从正供电线302传递至负供电线308，最后通过二极管 340传递至焊垫342。因此，焊垫362上的ESD事件就会释放。如上所述，任何两个焊垫之 间可能有多于一个路径。例如，除了从连续通用地线306传递ESD电流至正供电线302 (再 通过负供电线308和二极管340传递至342)之外，ESD电流还通过二极管348传递至部分 地线304。ESD电流可通过单个箝位电路336从部分地线304传递至负供电线308，再通过 二极管340传递至342。在另一实施例中，如上所述的两个放电路径事实上是并行的，因此 穿过部分301的不同设备的电流会减少，从而ESD事件就会释放，不会破坏设备。在另一实 施例中，类似地，部分301包括不同电线之间的多个路径，从而ESD电流能够并行传递，减少 任一单个设备流过的电路。例如，箝位电路356与箝位电路354并联。因此，单元314-328 中提供的连接设备的系统提供了任何两个焊垫之间的多个路径。从而两个接触焊垫之间的 ESD事件能够释放而不会破坏连接设备。基于这些描述，本领域的技术人员知道，类似地，与 部分300和/或部分301连接的其他接触焊垫之间的ESD事件可通过图3提供的连接设备 释放。在另一实施例中，焊垫362和342之间的ESD事件为最坏的情况，因为这些焊垫与不同部分的电路模块连接。这是最坏的情况，原因在于分隔部分300和301的距离以及传递 部分300和301之间的ESD事件所需的电路的复杂度。然而，即使是这样的最坏的情况，如 上所述，ESD事件也是能够释放的。 图4示出了现有单个箝位电路400的结构图。在一实施例中，单个箝位电路332、 354和356基本上类似于箝位电路400。箝位电路400包括电阻402和404、pmos晶体管 406和408、以及nmos晶体管410-414、二极管416和418。箝位电路400的组件的示范性 尺寸和数值如图4所示。pmos晶体管406接地并用作电容。pmos晶体管406与电阻402形成RC电路。在 另一实施例中，箝位电路400可省略pmos晶体管406和电阻402。pmos晶体管408和nmos晶体管412形成逆变器。如图4所示，逆变器的输入由 RC电路控制。逆变器的输出控制nmos晶体管414的门级。在一实施例中，nmos晶体管414 是相对大的晶体管，能够分流大的ESD电流。例如，与W/L为3 μ m/0. 39 μ m的nmos晶体管 412相比较，nmos晶体管具有宽/长(W/L)为31 μ m/0. 35 μ m。当焊垫420上出现ESD事 件时，RC电路保持逆变器的输入为低。而逆变器的输出为高，有效的开启nmos晶体管414。 一旦nmos晶体管414开启，就会如期望那样对ESD电流进行分流。当出现ESD事件以及连接至地线例如部分地线304时，单个箝位电路400对电流 进行分流。然而，当箝位电路400连接至负供电线例如类似于单个箝位电路336，nmoS晶体 管410-414的衬底(bulk)连接会正向偏置，导致不期望的短路。箝位电路400还包括二极管416和418。在一实施例中，当电流通过nmos晶体管 414流动时，二极管416和418允许电流反向流动。使得箝位电路4400为双向设备。还可另 外提供二极管416和418，或者提供二极管416和418来替代提供反向路径的其他二极管。 例如，如果箝位电路332的实现与箝位电路400类似，二极管416和418可用二级管330替 代，或者另外提供二极管416和418。在另一实施例中，箝位电路400可省去二极管416和 418。图5是依据本发明一实施例的单个箝位电路500的结构图。例如，单个箝位电路 336，如图3所示，类似于箝位电路500。箝位电路500包括电阻402、404和502、二极管416 和418、pmos晶体管504、以及nmos晶体管506-512。除了单个箝位电路400中的pmos晶 体管406被单个箝位电路500中的nmos晶体管508替代外，单个箝位电路500基本上类 似于图5所示的单个箝位电路400。类似于参考图4描述的pmos晶体管406，nmoS晶体管 508用作电容，并与电阻402 —起形成RC电路，该RC电路用于将晶体管504和510形成的 逆变器的输入在ESD事件过程中保持为低。在另一实施例中，晶体管508可由电容代替以 形成RC电路，例如，使用金属电容。而且，nmos晶体管506-512形成于隔离ρ沟道，P沟道将它们隔离并将其连接至负 电源，使得它们的各个衬底不正向偏置。还有，箝位电路500进一步包括电阻502，用于阻止 pmos晶体管504中的闩锁效应(latch up)。通过将所有的nmos设备形成于隔离ρ沟道， 可使用单个箝位电路500，连接至负供电线而不是地线。图6示出了堆叠箝位电路600的结构图。堆叠箝位电路600包括二极管602-614、 电阻616-620、pmos晶体管622-626，以及nmos晶体管628-638。堆叠箝位电路600工作 的方式基本上类似于图4所示的单个箝位电路400。pmos晶体管626与电阻616 —道形成RC电路。pmos晶体管622和nmos晶体管630形成逆变器。逆变器将RC电路的输出作为 其输入。nmos晶体管632-638为一组串联nmos晶体管，用于在焊垫640上出现ESD事件的 过程中传递电流。nmos晶体管634和638由逆变器驱动。二极管602-612形成二极管串， 为将为晶体管632和636提供正确的偏置。实质上，二极管602-612逐步降低nmos晶体管 632-638电压，从而不对这些设备产生压力。电阻620和pmos晶体管624形成一设备，用于 在ESD事件过程中开启nmos晶体管632-638。在ESD事件过程中，通常期望尽可能快的开 启堆叠箝位电路600，使得ESD电流安全分流。由电阻620和pmos晶体管624形成的设备 为逆变器和nmos晶体管632和636供电。通过其电容，pmos晶体管624将其门级保持为 低，因此nmos晶体管632和636的门级为高。在另一实施例中，堆叠箝位电路600不包括 上述设备。然而，在那些实施例中，堆叠箝位电路不快速开启，因为nmos晶体管632-638还 要等待二极管602-612开启。使用该设备，在瞬变ESD事件过程中，二极管602-612基本上 旁路掉。 二极管614，与图4所示的二极管416和418类似，用于提供对串联nmos晶体管 632-638来说相反方向的路径，使得箝位电路600为双向设备。与图5所示的单个箝位电路500类似，在用于连接负供电源时，堆叠箝位电路600 还可能遇到问题。特别地，nmos晶体管628-638的衬底源连接(bulkjunction)为正向偏置。图7是依据本发明一实施例的堆叠箝位电路700的结构图。例如，堆叠箝位电路 700可用于图3所示的堆叠箝位电路345。堆叠箝位电路700包括二极管602-614，电阻 616-620,pmos 晶体管 624 和 626、以及 nmos 晶体管 702-712。除了 pmos 晶体管 626 由 nmos 晶体管904代替外，堆叠箝位电路700基本上与图6所示的堆叠箝位电路600类似。还有， nmos晶体管902-912形成于隔离ρ沟道，从而它们的各个衬底连接是非正向偏置。结论上文已对本发明的多个实施例进行描述，应当理解的是，这些仅作为示例，并不作 为对本发明的限制。对于本领域的技术人员来说，可以进行各种形式和细节的变化，而不脱 离本发明权利要求所述的精神和范围。总之，本发明的宽度和保护范围并不限于上文所述 的任一实施例，应当依据本发明的权利要求书所定义的内容以及其等价方案来界定。
权利要求
一种集成电路设备，其特征在于，包括地线；正供电线；负供电线；电路块；多个接触焊垫，其中地线、正供电线、负供电线和电路块中的每一个与多个接触焊垫的各个接触焊垫连接，其中配置与电路块连接的接触焊垫，使其能够从负供电线电压转为正供电线电压；以及连接系统，将所述多个接触焊垫的每一接触焊垫与多个接触焊垫的其他接触焊垫连接，借此，多个接触焊垫的两个接触焊垫之间的ESD事件就会释放。
2.根据权利要求1所述的集成电路设备，其特征在于，其中所述连接系统包括至少一 个二极管或箝位电路。
3.根据权利要求2所述的集成电路设备，其特征在于，其中所述箝位电路为堆叠箝位 电路。
4.根据权利要求2所述的集成电路设备，其特征在于，其中所述箝位电路包括nmos晶体管。
5.根据权利要求4所述的集成电路设备，其特征在于，其中所述nmos晶体管形成为隔 离P沟道。
6.根据权利要求1所述的集成电路设备，其特征在于，其中所述地线、正供电线、负供 电线和电路块是所述IC设备第一部分的一部分，其中所述IC设备进一步包括第二部分，所 述第二部分包括第二地线； 第二正供电线； 第二电路块；其中所述第二地线、第二正供电线和第二电路块中的每一个与所述多个接触焊垫的各 个接触焊垫连接。
7.一种箝位电路，其特征在于，包括 逆变器；以及nmos晶体管，其中nmos晶体管的门级与所述逆变器的输出连接，其中所述nmos晶体管 形成于隔离P沟道。
8.根据权利要求7所述的箝位电路，其特征在于，其中所述逆变器包括pmos晶体管和 nmos晶体管，其中所述逆变器的nmos晶体管形成为隔离p沟道。
9.根据权利要求7所述的箝位电路，其特征在于，其中所述nmos晶体管为一组四叠接 式nmos晶体管的一部分，形成为隔离p沟道
10.一种集成电路设备，其特征在于，包括 地线；正供电线； 负供电线； 电路块；多个接触焊垫，其中地线、正供电线、负供电线和电路块中的每一个与多个接触焊垫的 各个接触焊垫连接，其中配置与电路块连接的接触焊垫，使其能够从负供电线电压转为正 供电线电压；以及用于将所述多个接触焊垫的每一接触焊垫与多个接触焊垫的其他接触焊垫连接的连 接工具，借此，多个接触焊垫的两个接触焊垫之间的ESD事件就会释放。
全文摘要
本发明涉及集成电路设备和箝位电路，提供一种释放ESD事件的装置和系统。在一实施例中，集成电路(IC)设备包括地线、正供电线、负供电线、电路块、多个接触焊垫以及连接系统。地线、正供电线、负供电线、电路块的每一个与多个接触焊垫的各个接触焊垫连接。配置与电路块连接的接触焊垫，使其能够从负供电线电压转为正供电线电压。连接系统将多个接触焊垫的每一接触焊垫与多个接触焊垫的其他接触焊垫连接，借此，多个接触焊垫的两个接触焊垫之间的ESD事件就会释放。
文档编号H02H9/02GK101867180SQ20101015565
公开日2010年10月20日 申请日期2010年3月23日 优先权日2009年3月24日
发明者拉马钱德兰·文卡塔萨布拉玛廉, 罗伯特·埃利奥 申请人:美国博通公司