專利名稱：Ic組件的瞬態(tài)觸發(fā)保護(hù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001本發(fā)明涉及電子電路，而且更具體地涉及提供集成電路組件
的瞬態(tài)觸發(fā)保護(hù)的裝置和方法。
背景技術(shù)：
0002集成電路ac)在很多應(yīng)用中被廣泛使用。ic可以包括各種 不同的電路，這些電路可以作為獨(dú)立系統(tǒng)或與其它電路元件相結(jié)合工 作。ic包括引腳的布置，這些引腳提供用于接收功率以及用于和該ic 進(jìn)行信息交流的裝置。因此，ic通過這些引腳容易受到外部環(huán)境條件
的影響而損壞。例如，IC會(huì)遭受靜電放電(ESD)事件而被損壞，在 靜電放電中通常來(lái)自一個(gè)或多于一個(gè)引腳的大電流流過IC。
0003IC芯片在面對(duì)ESD或其它事件的脆弱性已經(jīng)產(chǎn)生對(duì)ESD保 護(hù)電路的需求。因此，在IC芯片的整體設(shè)計(jì)中常常添加ESD保護(hù)電 路。IC的很多傳統(tǒng)ESD保護(hù)方案采用外圍專用電路以便通過提供低阻 抗通路將ESD電流從裝置的引腳或焊盤傳送到地。以這種方式，ESD 電流流過ESD保護(hù)電路而不通過芯片中更易損壞的電路。
0004圖1描述部分IC 2的示例，該部分包括電可擦除可編程只讀 存儲(chǔ)器(EEPROM) 4。 EEPROM4可以通過在引腳(ENB) 6提供使 能輸入信號(hào)而被編程。引腳6也可以向其它電路提供使能信號(hào)，如使 能內(nèi)部邏輯塊。 一個(gè)或多個(gè)ESD保護(hù)電路8可以與引腳6相連。例如， 第一 ESD保護(hù)電路可以直接連接在引腳6處。另一個(gè)ESD保護(hù)電路8 可以連接到電阻器R和EEPROM4之間的信號(hào)通路上。例如，ESD保 護(hù)電路8可以包括快速開關(guān)或嵌位及RC濾波器，它們?cè)谝_6處的信 號(hào)作用下被激活，從而在ESD事件過程中將電流分流到EEPROM 4之 外。ESD保護(hù)電路8可以轉(zhuǎn)移來(lái)自輸入端的電流并通過ESD保護(hù)電路 對(duì)該電流進(jìn)行放電，從而保護(hù)EEPROM4免于遭受由ESD事件所導(dǎo)致 的損壞。0005但是，傳統(tǒng)ESD保護(hù)不可能在所有情況下都提供充分的保護(hù)。 例如， 一些類型的IC包括可編程電路，如電可編程只讀存儲(chǔ)器
(EPROM)等，其可能需要在一個(gè)或多個(gè)引腳處施加更高的電壓來(lái)實(shí) 現(xiàn)某些工作模式(例如，編程模式)。由于對(duì)IC施加更高的電壓，傳 統(tǒng)ESD保護(hù)必須被修改以允許在更高的電壓下進(jìn)行操作并因此在抑制 某些瞬態(tài)事件時(shí)變得失效。因此，輸入引腳處的輸入電壓中的尖峰， 如可能由于施加外部電壓或由于寄生條件而引起的尖峰，會(huì)導(dǎo)致某些 IC芯片出現(xiàn)疏忽的重復(fù)編程或不良的場(chǎng)保持(field retention)。

發(fā)明內(nèi)容
0006本發(fā)明涉及電子電路，而更具體地涉及用于保護(hù)集成電路(IC)
中的電路組件免受施加在輸入引腳處的電壓影響的系統(tǒng)和方法。該系 統(tǒng)響應(yīng)于施加到輸入引腳處的信號(hào)的瞬態(tài)特性(例如dv/dt)通過使該 引腳與IC的內(nèi)部組件在電學(xué)上斷開而進(jìn)行操作。0007
一個(gè)實(shí)施例提供用于保護(hù)集成電路(IC)中至少一個(gè)組件的 系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含斷開元件，該斷開元件串行電連接在該IC的輸入終 端和所述至少一個(gè)組件之間。該斷開元件被配置為具有電連接所述終 端到所述至少一個(gè)組件的第一狀態(tài)和電隔離所述終端與所述至少一個(gè) 組件的第二狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)被配置為響應(yīng)于所述終端處輸入信號(hào)的變 化率超過預(yù)定變化率而促使所述斷開元件從所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換到所述 第二狀態(tài)。
0008另一個(gè)實(shí)施例提供一種集成電路(IC)芯片，該集成電路芯 片包含第一引腳和電連接在該第一引腳和該IC內(nèi)的可編程電路之間的 斷開元件。該斷開元件被配置為具有電連接所述第一引腳到所述可編 程電路的第一條件(condition)以及使所述第一引腳相對(duì)于所述可編程 電路在電學(xué)上斷開的第二條件。在所述第一引腳處時(shí)鐘信號(hào)被提供為 第一穩(wěn)定電壓以用于所述IC的正常操作，且被提供為第二較高編程電 壓以用于執(zhí)行編程所述可編程電路，所述第二較高編程電壓超過所述 第一穩(wěn)定電壓?？刂葡到y(tǒng)被配置為監(jiān)控所述第一引腳處所提供的信號(hào) 并響應(yīng)于所述第一引腳處所提供的信號(hào)變化率超過預(yù)定變化率來(lái)觸發(fā) 斷開元件從所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換到所述第二狀態(tài)。在所述IC的所述正常操作過程中和所述編程過程中所述時(shí)鐘信號(hào)變化率小于(即，較慢于) 所述預(yù)定變化率以減輕對(duì)所述斷開元件的錯(cuò)誤觸發(fā)。


0009圖1圖示說(shuō)明包含現(xiàn)有技術(shù)ESD檢測(cè)和保護(hù)電路的部分IC 的示例。
0010圖2圖示說(shuō)明依照本發(fā)明的一方面用于保護(hù)電路組件的系統(tǒng) 的示例。
0011圖3圖示說(shuō)明依照本發(fā)明的一方面用于保護(hù)電路組件的系統(tǒng) 的另一個(gè)示例。
0012圖4圖示說(shuō)明依照本發(fā)明的一方面用于保護(hù)電路組件的系統(tǒng) 的又一個(gè)示例。
0013圖5圖示說(shuō)明依照本發(fā)明的一方面實(shí)現(xiàn)保護(hù)系統(tǒng)的部分集成 電路。
具體實(shí)施例方式
0014本發(fā)明涉及電子電路，而且更具體地涉及用于保護(hù)集成電路 (IC)中的電路組件免受施加在一個(gè)或多于一個(gè)引腳處的電壓影響的 系統(tǒng)。該系統(tǒng)響應(yīng)于引腳處的輸入信號(hào)經(jīng)受超過(例如明顯快于)正 常操作參數(shù)的變化率通過觸發(fā)斷開元件將引腳從IC的某些內(nèi)部組件上 電斷開來(lái)進(jìn)行操作。該輸入信號(hào)可以設(shè)有增大的或更快的上升/下降時(shí) 間來(lái)觸發(fā)斷開元件將引腳從內(nèi)部組件上電隔離開。控制系統(tǒng)可以被配 置為觸發(fā)斷開元件以實(shí)現(xiàn)引腳和內(nèi)部組件之間的永久電隔離。該斷開 元件可以在IC中的一個(gè)位置處實(shí)現(xiàn)，該位置仍然允許施加在所述引腳 處的信號(hào)(例如時(shí)鐘信號(hào))被提供給其它較不易受損壞的電路。0015圖2圖示說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一方面實(shí)現(xiàn)保護(hù)系統(tǒng)102的部分 IC 100的示例。該保護(hù)系統(tǒng)102包括連接在引腳106和一個(gè)或多于一 個(gè)內(nèi)部組件108之間的斷開元件104。該斷開元件104可以被實(shí)現(xiàn)為一 裝置，該裝置被配置為當(dāng)處于第一狀態(tài)日、」'允許電信號(hào)無(wú)阻礙地從引腳 106傳送到內(nèi)部組件108，而當(dāng)處于第二狀態(tài)時(shí)提供阻止電信號(hào)傳遞的 實(shí)質(zhì)伽伐尼/電勢(shì)壘(galvanic barrier)。"伽伐尼/電勢(shì)壘"意味著斷開元件104在引腳106和所述一個(gè)或多個(gè)組件108之間提供物理隔離勢(shì)
壘(例如，非常高的阻抗，如在千兆歐姆的量級(jí)上)。例如，斷開元
件104可以被實(shí)現(xiàn)為傳輸門(tgate)器件、熔斷體或其它器件或能夠 提供引腳106和內(nèi)部組件108之間的所需隔離的器件組合。
0016保護(hù)系統(tǒng)102還包括控制系統(tǒng)110，該控制系統(tǒng)被配置為基于 供給引腳106的輸入信號(hào)來(lái)觸發(fā)斷開元件104從所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換到 所述第二狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)110可以包括被配置為激活斷開元件104的 控制邏輯塊和驅(qū)動(dòng)電路。該控制邏輯塊可以被配置為鑒別與引腳106 處輸入信號(hào)相關(guān)的瞬態(tài)特性(例如上升時(shí)間或下降時(shí)間)是否在預(yù)期
(例如正常的)操作參數(shù)之外。該控制邏輯塊可以被進(jìn)一步配置為檢 測(cè)INPUT信號(hào)是否被提供為增大的電平，例如，INPUT信號(hào)正常電壓 的至少兩倍。該驅(qū)動(dòng)電路被配置為響應(yīng)于控制邏輯塊鎖存指示瞬態(tài)特 性的輸出信號(hào)來(lái)觸發(fā)斷開元件至其第二高阻抗?fàn)顟B(tài)。
0017控制系統(tǒng)110可以配有相關(guān)電路，該相關(guān)電路響應(yīng)于檢測(cè)瞬 態(tài)條件的發(fā)生進(jìn)行鎖存。例如，當(dāng)該相關(guān)電路鎖存時(shí)，它觸發(fā)斷開元 件104以將引腳106從內(nèi)部組件108上電斷開。引腳106處的INPUT 信號(hào)及其相應(yīng)電特性可以被監(jiān)控為所述斷開元件104和所述一個(gè)或更 多個(gè)電路組件108之間的節(jié)點(diǎn)處的電壓，如114處所示。IC 100也可 以包括一個(gè)或更多個(gè)其它引腳116，這些引腳可以用于其它目的，這些 目的不同于在引腳106和內(nèi)部組件108之間提供隔離勢(shì)壘。有利的是， 斷開元件104可以在檢測(cè)的基礎(chǔ)上被觸發(fā)到所述第二狀態(tài)而不需要來(lái) 自IC內(nèi)的輸入或額外編程。
0018通過進(jìn)一步的示例，內(nèi)部元件108可以包括可編程存儲(chǔ)器件 (例如，EEPROM)。引腳106可以對(duì)應(yīng)于使能引腳，向該引腳提供 相應(yīng)編程電壓(例如，時(shí)鐘信號(hào))用以對(duì)可編程存儲(chǔ)器件進(jìn)行編程。 引腳106處的電平可以在正常操作過程中根據(jù)可編程存儲(chǔ)器的工作模 式而變化。例如，在加載模式和預(yù)覽模式過程中，引腳106處的電壓 可以被提供為時(shí)鐘信號(hào)，該時(shí)鐘信號(hào)在電接地和IC 100的穩(wěn)定電壓(例 如， 一般在約5V至5.5V范圍內(nèi))之間交替變換。而在編程模式下可 以向引腳106提供明顯較高的峰值電壓(例如，在12 V至約14 V或 更高范圍內(nèi)的編程電壓)的INPUT信號(hào)，以便將數(shù)據(jù)編程到存儲(chǔ)器中。但是，提供給引腳106的編程電壓和正常時(shí)鐘信號(hào)的瞬態(tài)特性均處于
IC 100的正常操作參數(shù)范圍內(nèi)，以致斷開元件104不被觸發(fā)到所述第
二狀態(tài)。
0019當(dāng)需要從內(nèi)部組件108上斷開引腳106時(shí)，例如在可編程存 儲(chǔ)器件已被成功編程后，觸發(fā)信號(hào)可以被提供在引腳106處作為INPUT 信號(hào)。該觸發(fā)信號(hào)可以設(shè)有處于正常預(yù)期操作參數(shù)之外的瞬態(tài)特性。 該觸發(fā)信號(hào)也可以被提供為處于增大的電平，如對(duì)應(yīng)于編程電壓的電 平。如上面所提到，該觸發(fā)信號(hào)可以被施加于引腳106處，其瞬態(tài)特 性上升(或下降)時(shí)間明顯快于(例如，快約一個(gè)或更多個(gè)量級(jí))正 常操作過程中INPUT信號(hào)的上升(或下降)時(shí)間?？刂葡到y(tǒng)110因此 被配置為鎖存邏輯狀態(tài)并響應(yīng)于檢測(cè)該觸發(fā)信號(hào)的充足瞬態(tài)條件來(lái)驅(qū) 動(dòng)斷開元件104至其高阻抗?fàn)顟B(tài)，而在正常操作過程中則響應(yīng)于輸入 信號(hào)(例如，時(shí)鐘信號(hào))的正常瞬態(tài)條件執(zhí)行不鎖存或觸發(fā)。
0020傳統(tǒng)ESD保護(hù)電路(未圖示)通常在限制引腳116處的瞬態(tài) 方面是有效的，但由于例如在編程內(nèi)部組件108的過程中經(jīng)常施加的 高電壓可能不完全有效地限制引腳106處的瞬態(tài)。因此，內(nèi)部組件108 會(huì)變得易受引腳106處的電壓尖峰和其它瞬態(tài)的影響。斷開元件104 因此可以被用于為內(nèi)部組件108提供額外的保護(hù)，例如在內(nèi)部電路已 被編程或被配置到所需狀態(tài)之后。響應(yīng)于檢測(cè)到引腳106處的瞬態(tài)條 件，控制系統(tǒng)IIO將斷開元件104激活到第二高狀態(tài)，其阻抗可以在 引腳106和內(nèi)部組件108之間提供物理隔離勢(shì)壘(例如，實(shí)質(zhì)電勢(shì)壘)。 該物理隔離勢(shì)壘可以是永久的。該物理隔離有效地減輕內(nèi)部組件108 在面對(duì)隨后可能發(fā)生于引腳106處的尖峰或其它電壓增大時(shí)的脆弱性。
0021圖3描述了可根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面實(shí)施的實(shí)現(xiàn)保護(hù)系統(tǒng)152 的部分集成電路150的示例。該保護(hù)系統(tǒng)152包括斷開元件，其在圖3 的示例中被描述為烙斷體154。該熔斷體154被連接在IC 150的引腳 156和內(nèi)部電路158之間。該熔斷體154具有電連接引腳156與內(nèi)部電 路的第一狀態(tài)和將該引腳從內(nèi)部電路158上電斷開的第二狀態(tài)。也就 是說(shuō)，熔斷體154在處于第二狀態(tài)時(shí)提供用于將輸入引腳156從內(nèi)部 電路158上斷開的實(shí)質(zhì)上電永久解決方案，而在處于第一狀態(tài)時(shí)實(shí)質(zhì) 上提供引腳和內(nèi)部電路之間的短接電路(例如，約100歐姆的低電阻通路)。由于熔斷體154可以被激活或熔斷以提供引腳156和內(nèi)部電路
158之間的永久物理隔離勢(shì)壘，因此在引腳156和內(nèi)部電路158之間不 需要ESD保護(hù)器件。但是，傳統(tǒng)ESD保護(hù)仍可以被提供在引腳156 處，如168處所示。
0022保護(hù)系統(tǒng)152還包括控制系統(tǒng)160，該控制系統(tǒng)基于引腳156 處的電壓控制熔斷體154。例如，控制系統(tǒng)160被配置為響應(yīng)于引腳 156處的瞬態(tài)條件來(lái)熔斷該烙斷體154 (例如，轉(zhuǎn)換到所述第二狀態(tài))， 該瞬態(tài)條件處于引腳156處信號(hào)的正常操作參數(shù)之外。在圖3的示例 中，控制系統(tǒng)160包括耦合到晶體管器件164上的瞬態(tài)邏輯塊162。例 如，該晶體管器件可以是依尺寸制造以處理高電壓(例如，大于約10V) 的N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。該晶體管器件 164被連接在電接地和節(jié)點(diǎn)166之間，該節(jié)點(diǎn)166互聯(lián)熔斷體154和內(nèi) 部電路158。瞬態(tài)邏輯塊162被配置為提供邏輯輸出信號(hào)以基于檢測(cè)引 腳156處瞬態(tài)條件的發(fā)生來(lái)操作晶體管164。該晶體管器件164操作為 驅(qū)動(dòng)電路以便依據(jù)邏輯輸出信號(hào)的狀態(tài)熔斷該熔斷體154。
0023例如，當(dāng)瞬態(tài)邏輯塊162在節(jié)點(diǎn)166處檢測(cè)到觸發(fā)條件時(shí)， 邏輯塊提供邏輯輸出信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)晶體管器件164的柵極以便引導(dǎo)電流 從內(nèi)部節(jié)點(diǎn)166穿過晶體管器件到電接地。通過以這種方式分流電流 穿過晶體管器件164，充足的電流(例如，約100mA或更大)可以在 短時(shí)間(例如，約5到10納秒)內(nèi)被驅(qū)使通過熔斷體154以熔斷該熔 斷體，并因此在引腳156和內(nèi)部電路158之間提供實(shí)質(zhì)的電勢(shì)壘。即 使具有熔斷體154所提供的電勢(shì)壘，在引腳156處所提供的使能信號(hào) 仍然可能通過其它內(nèi)部電路連接(未圖示)提供給其它電路。但是， 引腳156處的潛在尖峰和其它瞬態(tài)被永久地與內(nèi)部電路158隔離。
0024現(xiàn)在來(lái)看瞬態(tài)邏輯塊162的內(nèi)容，該模塊包括電容器C1，該 電容器與電阻器170串行連接(形成RC網(wǎng)絡(luò))在節(jié)點(diǎn)166和輸出節(jié)點(diǎn) 171之間，該輸出節(jié)點(diǎn)被連接到晶體管器件164的柵極。另一個(gè)晶體管
(例如，N溝道MOSFET)器件172的柵極也被連接到節(jié)點(diǎn)171。第 二電阻器174被連接在晶體管器件172的漏極和節(jié)點(diǎn)166之間。該RC 網(wǎng)絡(luò)與P溝道晶體管(P溝道MOSFET)器件176并行連接在節(jié)點(diǎn)166 和171之間。晶體管器件176的柵極被連接到晶體管器件172的漏極。
10另一個(gè)電阻器178被連接在晶體管器件172的柵極和源極之間。
0025電容器Cl和電阻器170被調(diào)諧以提供相應(yīng)的延遲用以基于節(jié) 點(diǎn)166處的電壓導(dǎo)通N溝道晶體管器件172。特別地，電容器C1被調(diào) 諧以設(shè)置在166處建立相應(yīng)鎖存條件所需的信號(hào)變化率閾值。該閾值 不需要被精確地設(shè)置。由于電容器C1在節(jié)點(diǎn)166處的足夠快瞬態(tài)事件 過程中充電，N溝道晶體管172被偏置以傳導(dǎo)電流，且在電阻器174 兩端建立起相應(yīng)的電壓。電阻器174兩端的電壓接下來(lái)激活P溝道晶 體管器件176。 P溝道晶體管器件176導(dǎo)通后，在電阻器178兩端建立 起相應(yīng)的電壓降。電阻器178兩端的電壓降通過增大的偏壓來(lái)操作驅(qū) 動(dòng)N溝道晶體管器件172。這導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)171處高電壓的快速激活和鎖 存，此高電壓驅(qū)動(dòng)高電壓晶體管器件164至導(dǎo)通條件。高電壓晶體管 器件164汲取充足的電流(例如，在約5ns至10ns內(nèi)約100mA)通 過熔斷體154以便熔斷該熔絲。
0026當(dāng)熔斷體154己被熔斷時(shí)，它在引腳156和內(nèi)部電路158之 間提供永久且實(shí)質(zhì)電勢(shì)壘。如上面所提到，引腳156處的輸入信號(hào)仍 可以通過其它連接(未圖示)被傳遞給IC 150中其它更不易損壞的電 路。電阻器180可以與高電壓晶體管器件164并行連接在節(jié)點(diǎn)166和 電接地之間。該電阻器180提供一通路來(lái)對(duì)瞬態(tài)邏輯塊162進(jìn)行放電 并在熔斷體154已被熔斷后將節(jié)點(diǎn)166下拉到電接地。
0027圖4描述了依照本發(fā)明的一個(gè)方面實(shí)現(xiàn)保護(hù)系統(tǒng)202的部分 集成電路200的示例。在圖4的示例中，保護(hù)系統(tǒng)202被圖示說(shuō)明為 包括連接在輸入引腳206和內(nèi)部電路208之間的傳輸門(tgate) 204。 應(yīng)該理解的是圖4所示的方法不局限于使用tgate類型的斷開元件，因 為其它類型的器件也可用于將引腳206從內(nèi)部電路208上斷開，如其 它類型的開關(guān)、可熔體等。作為示例，傳輸門由N型和一個(gè)P型晶體 管組成，這些晶體管并行連接且受相反的柵壓控制。tgate 204可以在 第一 (即，導(dǎo)通)狀態(tài)下進(jìn)行操作以自由地將使能輸入信號(hào)從引腳206 傳遞到內(nèi)部電路208，以及可在第二(即，截止)狀態(tài)下進(jìn)行操作以提 供非常高的阻抗，該阻抗足以阻止使能輸入信號(hào)被傳輸穿過tgate到達(dá) 內(nèi)部電路208。
0028作為示例，內(nèi)部電路208可以是可編程電路，如EERPOM等。數(shù)據(jù)寄存器214可以通過EEPROM的指令進(jìn)行編程，比如依照在IC 200的數(shù)據(jù)引腳(未圖示)處輸入的DATA。例如，數(shù)據(jù)寄存器214可 以存儲(chǔ)編程數(shù)據(jù)以及指示EEPROM的操作模式的控制位。響應(yīng)于進(jìn)入 編程模式且同時(shí)施加編程電壓于引腳206，來(lái)自數(shù)據(jù)寄存器的相應(yīng)數(shù)據(jù) 可以被編程到EEPROM內(nèi)。引腳206處所提供的輸入信號(hào)在正常操作 模式過程中處于較低的穩(wěn)定電壓，而在將數(shù)據(jù)編程到EEPROM內(nèi)時(shí)則 處于較高的編程電壓。相反，DATA信號(hào)(例如，來(lái)自數(shù)據(jù)引腳)被提 供處于或低于穩(wěn)定電壓。例如，數(shù)據(jù)引腳處所提供的數(shù)據(jù)可以作為函 數(shù)并處于依照引腳206處所提供的信號(hào)的速率而被定時(shí)輸入(clock) 到數(shù)據(jù)寄存器214內(nèi)。
0029ESD保護(hù)電路222可以用在引腳206以及內(nèi)部以減輕由ESD 事件帶來(lái)的損壞。由于對(duì)ESD保護(hù)電路222應(yīng)準(zhǔn)許引腳206處的較高 電壓以允許對(duì)內(nèi)部電路208如EEPROM的編程存在需求，在缺少保護(hù) 系統(tǒng)202時(shí)內(nèi)部電路面對(duì)引腳206處的電壓尖峰會(huì)變得易于損壞。在 某些環(huán)境下這些尖峰會(huì)導(dǎo)致對(duì)EEPROM的非有意編程。
0030因此，保護(hù)系統(tǒng)202包括控制系統(tǒng)210，該控制系統(tǒng)被配置為 響應(yīng)于檢測(cè)到激活條件比如引腳206處的預(yù)定瞬態(tài)事件來(lái)關(guān)斷或去激 活tgate 204。也就是說(shuō)，控制系統(tǒng)210可以包括一邏輯，該邏輯被配 置為基于內(nèi)部節(jié)點(diǎn)212處的信號(hào)(對(duì)應(yīng)于引腳206處的信號(hào))的變化 率超過(即，快于)預(yù)定變化率來(lái)檢測(cè)激活條件?？刂葡到y(tǒng)210還包 括被配置為關(guān)斷tgate 204的電路，該電路基于其中所實(shí)現(xiàn)的控制電路 可以是永久的或可編程的。控制電路210可以通過一個(gè)或更多個(gè)控制 電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。
0031在圖4的示例中，第一控制電路226包括dv/dt邏輯鎖存器230， 該鎖存器基于引腳206處的信號(hào)電壓檢測(cè)激活條件。例如，dv/dt邏輯 鎖存器230可以包括一電路(例如，見圖3)，該電路被配置為如果206 處的輸入信號(hào)具有至少一個(gè)具有預(yù)定瞬態(tài)(例如，dv/dt)特性的預(yù)定 電壓則激活鎖存器。如這里所提到，該預(yù)定瞬態(tài)特性不必被精確地設(shè) 置。例如，可以配置該電路使得瞬態(tài)觸發(fā)器需要比引腳206處所提供 的正常信號(hào)快得多(例如，約大一個(gè)或更多個(gè)量級(jí))。例如，引腳206 處的正常輸入信號(hào)可以具有大約100 ^的上升時(shí)間，而dv/dt鎖存器電路則可能需要引腳206處的1 ias或更快的觸發(fā)信號(hào)以實(shí)現(xiàn)鎖存條件。 如果206處的電壓超過具有至少一個(gè)預(yù)定瞬態(tài)特性的預(yù)定閾值電壓， 則dv/dt鎖存器鎖存相應(yīng)的輸出信號(hào)。
0032如這里和所附權(quán)利要求所用的，短語(yǔ)"超過預(yù)定閾值"及其 變體意指包括大于正閾值和小于負(fù)閾值。可以根據(jù)保護(hù)系統(tǒng)202的配 置和IC 200內(nèi)的電壓電平來(lái)建立閾值電壓和引腳206處電壓之間的適 當(dāng)關(guān)系。還應(yīng)認(rèn)識(shí)到保護(hù)系統(tǒng)可以被配置為如果引腳206處的電壓大 于正閾值或者小于負(fù)閾值時(shí)觸發(fā)斷開元件204。
0033dv/dt邏輯鎖存器230被耦合以響應(yīng)于檢測(cè)到觸發(fā)條件來(lái)驅(qū)動(dòng) 晶體管器件232。晶體管器件232與熔斷體234串行連接在穩(wěn)定電壓(表 示為VIN)和電接地之間。因此，當(dāng)邏輯鎖存器230提供輸出信號(hào)以驅(qū) 動(dòng)晶體管232傳導(dǎo)電流時(shí)，熔斷體234被熔斷。當(dāng)熔斷體234被熔斷 時(shí)，tgate 204的控制輸出通過晶體管232被下拉到低電位以便關(guān)斷 tgate。由于熔斷體234的熔斷在V^和晶體管器件232之間提供永久的 實(shí)質(zhì)電勢(shì)壘，tgate的狀態(tài)也是永久的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解并認(rèn)識(shí) 到其它實(shí)施方式和構(gòu)形可以用于tgate 154，其可能需要不同的電壓電 平來(lái)關(guān)斷tgate。其它永久解決方案也可以用于替代熔斷體234的間接 應(yīng)用。
0034另一個(gè)控制電路240對(duì)應(yīng)于一次(one-time)可編程網(wǎng)絡(luò)。控 制電路240包括可操作以檢測(cè)激活條件的邏輯鎖存器230。為了簡(jiǎn)化說(shuō) 明，通過與控制電路226中的邏輯鎖存器相同的參考數(shù)字來(lái)識(shí)別邏輯 鎖存器230。應(yīng)該理解并認(rèn)識(shí)到邏輯鎖存器230可以是與控制電路226 的邏輯鎖存器相同的或不同的。邏輯鎖存器230驅(qū)動(dòng)與電流源244并 聯(lián)連接在節(jié)點(diǎn)248和電接地之間的晶體管器件242。電流源244可以是 用適當(dāng)配置和尺寸設(shè)計(jì)的晶體管器件實(shí)現(xiàn)的弱電流源(例如，約1 nA)。 浮柵晶體管器件(例如，浮柵PMOS器件)246被連接在穩(wěn)定電壓(VIN) 和節(jié)點(diǎn)248之間。響應(yīng)于指示激活模式的控制輸入212和引腳206處 超過預(yù)定高壓閾值的電壓(例如，大于約12-14 V)，邏輯鎖存器230 使晶體管器件242導(dǎo)通。當(dāng)晶體管器件242被激活，浮柵P溝道器件 246的柵極充電，并依次激活該P(yáng)溝道器件以提供電流(P溝道器件強(qiáng) 于電流源244)，以致使節(jié)點(diǎn)248通過浮柵P溝道拉到高電位。248處的信號(hào)可以通過反相器300被反轉(zhuǎn)(假定需要邏輯低電位來(lái)關(guān)斷tgate) 并被提供作為相應(yīng)的控制信號(hào)來(lái)關(guān)斷tgate 204。
0035雖然已經(jīng)在控制tgate 204的情況下描述了圖4的控制系統(tǒng)210， 但應(yīng)該理解并認(rèn)識(shí)到控制電路226和240中的每一個(gè)均可用作依照本 發(fā)明的一方面所實(shí)現(xiàn)的其它類型保護(hù)系統(tǒng)的控制。控制電路226和240 中的每一個(gè)可以單獨(dú)使用或組合起來(lái)作為部分控制系統(tǒng)用以實(shí)現(xiàn)依照 本發(fā)明一方面的保護(hù)系統(tǒng)?？商娲兀瑑煞N類型的控制系統(tǒng)均可被使 用以便能夠進(jìn)行以下選擇tgate 204的永久去激活，或通過一次可編 程器件240將引腳206從內(nèi)部電路208斷開的可編程類型連接。
0036圖5描述了依照本發(fā)明的一方面可以包括保護(hù)系統(tǒng)302的另 一類型集成電路300的示例。圖5的示例是在IC 300的一對(duì)引腳304 和306的情況下提供的，這一對(duì)引腳被用于編程EEPROM 308。因此， 圖5的電路描述了與實(shí)現(xiàn)對(duì)EEPROM的編程和測(cè)試相關(guān)的附加電路以 及保護(hù)系統(tǒng)302的相關(guān)電路。
0037在圖5中，保護(hù)系統(tǒng)302包括連接在使能引腳304和EEPROM 308之間的斷開元件310。例如，該斷開元件310可以是熔斷體、tgate 或能夠被從導(dǎo)電狀態(tài)觸發(fā)到非導(dǎo)電高阻抗?fàn)顟B(tài)的其它器件。該斷開元 件310在正常操作過程中被配置為提供304處所提供的使能(例如， 時(shí)鐘)信號(hào)至EEPROM和相關(guān)使能網(wǎng)絡(luò)312。該使能網(wǎng)絡(luò)312被配置 為提供使能信號(hào)給相關(guān)的編程和預(yù)覽邏輯塊314。例如，當(dāng)使能引腳 304處所提供的編程電壓處于第一電平比如對(duì)應(yīng)于穩(wěn)定電壓電平(VDD) 時(shí)，使能網(wǎng)絡(luò)312可以提供預(yù)覽使能(PREVIEW_EN)信號(hào)給邏輯塊 314。 VDD可以在IC300中內(nèi)部生成或者可以由外部電路經(jīng)由另一個(gè)引 腳提供給該IC。此外，當(dāng)引腳304處所提供的信號(hào)具有更高的編程電 壓時(shí)，使能網(wǎng)絡(luò)312可以提供編程使能(PROGRAM一EN)信號(hào)314。 使能網(wǎng)絡(luò)312也可以幫助提供內(nèi)部CLOCK信號(hào)給IC 300的相關(guān)電路。
0038輸入數(shù)據(jù)(INPUT DATA)可以在數(shù)據(jù)引腳306處被輸入以 便對(duì)EEPROM 308進(jìn)行編程，該輸入數(shù)據(jù)包括編程數(shù)據(jù)和模式控制數(shù) 據(jù)。寄存器318存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)引腳306處所輸入的數(shù)據(jù)。寄存器318可 以被實(shí)現(xiàn)為多位移位寄存器，其提供包括數(shù)據(jù)(DATA)位和控制
(CONTROL)位的多位輸出。DATA位作為多位輸出被提供給EEPROM 308并包含可以被編程到EEPROM 308內(nèi)的值(例如，微調(diào) 值)。寄存器318的CONTROL位可以被提供給編程預(yù)覽邏輯塊314 來(lái)控制EEPROM的相應(yīng)模式。例如，CONTROL位可以對(duì)應(yīng)于多位字， 如不同位被賦值以在不同模式(例如，加載模式、編程模式和預(yù)覽模 式)下進(jìn)行操作。編程預(yù)覽邏輯塊314接著提供編程(PROGRAM) 和預(yù)覽(PREVIEW)控制信號(hào)給EEPROM 308。因此，當(dāng)寄存器318 所提供的CONTROL位和PROGRAM—EN信號(hào)具有某些預(yù)定值且在引 腳304處提供編程電壓時(shí)，EEPROM 308可以用DATA來(lái)編程。類似 地，當(dāng)CONTROL位和PREVIEW—EN信號(hào)具有其它預(yù)定值時(shí)，編程 預(yù)覽邏輯塊314可以激活對(duì)待寫入EEPROM 308中的數(shù)據(jù)的預(yù)覽。
0039控制系統(tǒng)320被配置為用于控制斷開元件310。該控制系統(tǒng) 320包括邏輯和驅(qū)動(dòng)電路，二者響應(yīng)于使能引腳304處的信號(hào)的瞬態(tài)特 性(例如，dv/dt)協(xié)同操作控制斷開元件310。在圖5的示例中，控制 系統(tǒng)320監(jiān)控經(jīng)過斷開元件和EEPROM之間的節(jié)點(diǎn)連接供給EEPROM 308的引腳304處的電壓。額外的邏輯輸入可以由閾值檢測(cè)電路322 提供。例如，該閾值檢測(cè)電路322監(jiān)控使能引腳304處所提供的電壓 并基于該引腳電壓和預(yù)定編程閾值(例如，當(dāng)達(dá)到或超過編程閾值電 壓時(shí)處于邏輯高電位(HIGH))的對(duì)比來(lái)提供相應(yīng)的邏輯輸出。本領(lǐng) 域技術(shù)人員將理解并認(rèn)識(shí)到閾值檢測(cè)電路322可以使用各種類型的比 較器電路和各種閾值電平來(lái)向控制系統(tǒng)320提供相應(yīng)的輸出。例如， 當(dāng)該引腳處的電壓至少處于編程EEPROM 308所需的編程電壓時(shí)，可 以利用閾值電路來(lái)使能控制系統(tǒng)320以便進(jìn)行瞬態(tài)檢測(cè)。
0040當(dāng)來(lái)自閾值檢測(cè)電路322的信號(hào)指示出引腳304處的編程電 壓超過實(shí)際高于穩(wěn)定電壓的預(yù)定值，且當(dāng)使能引腳處所提供的信號(hào)具 有至少預(yù)定瞬態(tài)特性(例如，比期望時(shí)鐘信號(hào)快幾個(gè)量級(jí)的上升時(shí)間) 時(shí)，控制系統(tǒng)320提供控制信號(hào)來(lái)觸發(fā)斷開元件310?？刂葡到y(tǒng)320 可以被配置為將斷開元件310永久地激活到非導(dǎo)電狀態(tài)，或者替代地， 該控制系統(tǒng)可以是可編程的，使得該斷開元件可以重新連接使能引腳 304和EEPROM 308。此外，ESD保護(hù)裝置324可以在斷開元件310 和EEPROM之間被提供到使能引腳和/或至EEPROM 308的編程輸入 端以便提供本領(lǐng)域已知的相應(yīng)ESD保護(hù)。對(duì)ESD保護(hù)的需求可能依賴于在系統(tǒng)300中執(zhí)行的斷開元件310的類型。
0041IC 300也可以包括使能內(nèi)部邏輯塊326，該使能內(nèi)部邏輯塊可 以提供相應(yīng)時(shí)鐘信號(hào)來(lái)使能IC 300的其它內(nèi)部組件。例如，使能內(nèi)部 邏輯塊326可以是電路，該電路被配置為不管使能引腳304處所提供 的信號(hào)的電壓電平處于穩(wěn)定電平或處于更高的編程電壓都提供處于或 低于相應(yīng)穩(wěn)定電平(VDD)的時(shí)鐘信號(hào)。
0042通過進(jìn)一步的示例，數(shù)據(jù)可以作為串行數(shù)據(jù)流被提供給數(shù)據(jù) 引腳306，基于使能引腳304處所提供的時(shí)鐘信號(hào)該數(shù)據(jù)被定時(shí)輸入到 寄存器318內(nèi)。在適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)流已被加載到寄存器318內(nèi)之后，例如 通過經(jīng)由CONTROL位進(jìn)入預(yù)覽模式并觀察數(shù)據(jù)(例如，通過編程工 具)，可以校驗(yàn)數(shù)據(jù)。如果在預(yù)覽模式下已輸入到移位寄存器內(nèi)的數(shù) 據(jù)被校驗(yàn)，可以輸入適當(dāng)?shù)腃ONTROL位到移位寄存器318內(nèi)以便進(jìn) 入相應(yīng)的編程模式。例如，編程電壓信號(hào)(例如，大于約12-14V)可 以被提供給使能引腳304，同時(shí)將編程控制位移入移位寄存器，從而利 用移位寄存器的數(shù)據(jù)輸出來(lái)對(duì)EEPROM的相應(yīng)位進(jìn)行編程。但是，由 于正常編程電壓不具有足以設(shè)置控制系統(tǒng)310的鎖存條件的瞬態(tài)特性， 所以控制系統(tǒng)將不會(huì)觸發(fā)斷開元件310。在編程已結(jié)束之后，可以在使 能引腳304處提供具有足夠電壓和適當(dāng)瞬態(tài)特性的外部觸發(fā)信號(hào)，以 致激活條件存在且控制系統(tǒng)320觸發(fā)斷開元件310以便將引腳從 EEPROM 308上電斷開。例如，該觸發(fā)信號(hào)可以由信號(hào)發(fā)生器或被配 置為提供具有合適瞬態(tài)特性的觸發(fā)信號(hào)的其它電路來(lái)提供，以便鎖存 控制輸出信號(hào)用以將斷開元件轉(zhuǎn)換到非導(dǎo)電高阻抗?fàn)顟B(tài)。在EEPROM 308已被編程后，相應(yīng)的輸出EEPROM數(shù)據(jù)位328可以被提供給IC中 的其它電路，例如用于微調(diào)IC 300的參數(shù)。
0043上面已經(jīng)討論的是本發(fā)明的示例性實(shí)現(xiàn)方案。本領(lǐng)域技術(shù)人 員將認(rèn)識(shí)到這些示例的很多進(jìn)一步組合、排列和變化是可能的，這些 均處于本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于保護(hù)集成電路IC中至少一個(gè)組件的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含斷開元件，其被串行電連接在所述IC的輸入終端和所述至少一個(gè)組件之間，所述斷開元件被配置為具有第一狀態(tài)以電連接所述終端到所述至少一個(gè)組件，以及具有第二狀態(tài)以相對(duì)于所述至少一個(gè)組件電隔離所述終端；以及控制系統(tǒng)，其被配置為響應(yīng)于所述終端處的輸入信號(hào)變化率超過預(yù)定變化率而促使所述斷開元件從所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換到所述第二狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)迸一步包含邏 輯電路，所述邏輯電路被耦合到所述斷開元件和所述至少一個(gè)組件之 間的節(jié)點(diǎn)上，所述邏輯電路被配置為將輸出信號(hào)鎖存在一電平上以便 觸發(fā)所述斷幵元件轉(zhuǎn)換到所述第二狀態(tài)以響應(yīng)所述節(jié)點(diǎn)處的電壓變化 率超過所述預(yù)定變化率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述邏輯電路包含耦合到所 述節(jié)點(diǎn)上的電容器，所述電容器被配置為具有一電容，該電容設(shè)置的 所述預(yù)定變化率足以使能所述邏輯電路鎖存輸出處的所述輸出信號(hào)以 響應(yīng)所述節(jié)點(diǎn)處的電壓變化率超過所述預(yù)定變化率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其中所述節(jié)點(diǎn)是所述邏輯電 路的輸入節(jié)點(diǎn)，且所述邏輯電路進(jìn)一步包含電阻-電容網(wǎng)絡(luò)，其被連接在所述輸入節(jié)點(diǎn)和所述邏輯電路的輸出 之間；第一晶體管，其與所述電阻-電容網(wǎng)絡(luò)被并行耦合在所述輸入節(jié)點(diǎn) 和所述邏輯電路的所述輸出之間；第二晶體管，其被連接在所述第一晶體管的控制輸入和電壓軌之 間，所述第二晶體管的控制輸入被連接到所述輸出上；第二電阻器，其被連接在所述輸入節(jié)點(diǎn)和所述第一晶體管的所述 控制輸入之間；以及第三電阻器，其被連接在所述輸出和所述電壓軌之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)進(jìn)一步包含驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路被連接在所述邏輯電路的所述輸出和所述斷開 元件之間，所述驅(qū)動(dòng)電路被配置為基于所述邏輯電路的所述輸出處所 提供的所述輸出信號(hào)來(lái)觸發(fā)所述斷開元件從所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換到所述 第二狀態(tài)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述斷開元件包含熔斷體和 傳輸門中的一個(gè)。
7. —種集成電路IC芯片，其包含 第一引腳；斷開元件，其電連接在所述第一引腳和所述IC內(nèi)的可編程電路之 間，所述斷開元件被配置為具有電連接所述第一引腳到所述可編程電 路的第一條件和相對(duì)于所述可編程電路電隔離所述第一引腳的第二條 件，在所述第一引腳處時(shí)鐘信號(hào)被提供為第一穩(wěn)定電壓以用于所述IC 的正常操作，且被提供為第二較高編程電壓以用于執(zhí)行編程所述可編 程電路，所述第二較高編程電壓超過所述第一穩(wěn)定電壓；以及控制系統(tǒng)，其被配置為監(jiān)控所述第一引腳處所提供的信號(hào)并響應(yīng) 于檢測(cè)到所述第一引腳處所提供的信號(hào)變化率超過預(yù)定變化率來(lái)觸發(fā) 斷開元件從所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換到所述第二狀態(tài)，在所述IC的所述正常 操作過程中和所述編程過程中所述時(shí)鐘信號(hào)的變化率大于所述預(yù)定變 化率。
8. —種用于保護(hù)集成電路中的可編程電路的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含 用于從輸入引腳電路電斷開所述可編程電路的裝置，所述用于電斷開的裝置具有用于電連接所述第一引腳到受保護(hù)電路的第一狀態(tài)和 用于從所述受保護(hù)電路將所述第一引腳電斷開的第二狀態(tài)，第一信號(hào)被正常提供給所述第一引腳，所述第一信號(hào)處于或低于所述ic的穩(wěn)定電壓和所述可編程電路的超過所述穩(wěn)定電壓的編程電壓中的一個(gè)；以 及用于控制的裝置，其響應(yīng)于所述輸入引腳處的信號(hào)超過預(yù)定變化 率的瞬態(tài)特性，控制所述用于電斷開的裝置以從所述第一狀態(tài)永久地 轉(zhuǎn)換到所述第二狀態(tài)。
全文摘要
一個(gè)實(shí)施例提供用于保護(hù)集成電路(IC)(100)中至少一個(gè)組件的系統(tǒng)。該系統(tǒng)(102)包括串行電連接在所述IC的輸入終端和所述至少一個(gè)組件(108)之間的斷開元件(104)。所述斷開元件被配置為具有第一狀態(tài)以電連接所述終端到所述至少一個(gè)組件以及對(duì)應(yīng)于高阻抗條件的第二狀態(tài)，該高阻抗條件使所述終端相對(duì)于所述至少一個(gè)組件被電隔離開。控制系統(tǒng)(110)被配置為響應(yīng)于所述終端處的輸入信號(hào)變化率超過預(yù)定變化率而促使所述斷開元件從所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換到所述第二狀態(tài)。
文檔編號(hào)H02H9/00GK101297451SQ200680039543
公開日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2006年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月26日
發(fā)明者H·J·比亞吉 申請(qǐng)人:德克薩斯儀器股份有限公司