專利名稱：具有靜電放電保護(hù)功能的芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于集成電路(IC)設(shè)計(jì)中的靜電放電(electrostaticdischargejSD) 電路，且特別有關(guān)于集成電路的靜電放電(保護(hù))單元的布置(placement)以及焊盤環(huán) (pad ring)分配。
背景技術(shù)：
在集成電路設(shè)計(jì)中，需要提供具有靜電放電保護(hù)功能的保護(hù)設(shè)備以保護(hù)電路結(jié)構(gòu)，而電源分切電路/單元為芯片的輸入輸出區(qū)域中的靜電放電設(shè)備，用于連接輸入輸出區(qū)域中兩個不同輸入輸出區(qū)塊/電源域從而提供靜電放電保護(hù)。因不同設(shè)計(jì)需要，例如省電(power-down)、多個供電電壓、以及噪聲隔離(noise isolation)，單一芯片可以具有多個電源域，因此需要的多個電源分切電路可能導(dǎo)致芯片尺寸擴(kuò)大與成本升高。請參考圖IA ；圖IA是根據(jù)背景技術(shù)的具有電源切斷功能的電路100的示意圖。 電路100可以布置在芯片的輸入輸出區(qū)域，且電路100包含多個輸入輸出區(qū)塊(例如第一輸入輸出區(qū)塊130、第二輸入輸出區(qū)塊140、以及第三輸入輸出區(qū)塊150)，并且電路100更包含第一電源分切區(qū)塊110與第二電源分切區(qū)塊120。這里每一輸入輸出區(qū)塊(輸入輸出區(qū)塊130、140、以及150)包含多個輸入輸出單元與對應(yīng)靜電放電鉗制電路(圖未示)，并且 VDDU VDD2、以及VDD3是分離的電源網(wǎng)絡(luò)而VSS1、VSS2、以及VSS3是分離的接地網(wǎng)絡(luò)。第一電源分切區(qū)塊110切斷耦接于第一輸入輸出區(qū)塊130與第二輸入輸出區(qū)塊140之間的信號，而第二電源分切區(qū)塊120切斷耦接于第二輸入輸出區(qū)塊140與第三輸入輸出區(qū)塊150 之間的信號。每一輸入輸出區(qū)塊可以對應(yīng)于與其它電源域不同的特定電源域，即，每一輸入輸出區(qū)塊的電壓范圍(例如供電電壓，接地電壓，或供電電壓與接地電壓之間的電壓差)可以與其它區(qū)塊的電壓范圍不同。當(dāng)靜電放電事件發(fā)生時，放電電流可以在兩個電源域之間流動，舉例來說，從電源網(wǎng)絡(luò)VDDl (對應(yīng)于第一電源域)到接地網(wǎng)絡(luò)VSS2 (對應(yīng)于第二電源域)，而第一電源分切區(qū)塊110作為連接器工作在接地網(wǎng)絡(luò)VSSl與VSS2之間以提供靜電放電路徑，從而保護(hù)核心電路不被強(qiáng)大的放電電流損害。然而，若芯片的輸入輸出區(qū)域中具有多個電源域，則需要的電源切斷設(shè)備可能導(dǎo)致芯片尺寸擴(kuò)大與成本升高，尤其當(dāng)芯片為焊盤局限型(pad-limited)芯片時。根據(jù)對應(yīng)的設(shè)計(jì)主題，芯片可以根據(jù)核心/焊盤區(qū)域被劃分為焊盤局限型芯片與核心局限型 (core-limited)芯片。例如，若芯片的整體尺寸主要取決于核心區(qū)域尺寸，則此芯片為“核心局限型”芯片；相反，當(dāng)芯片的尺寸主要取決于輸入輸出區(qū)域時，則此芯片為“焊盤局限型”芯片。在輸入輸出電路中用于提供不同電源域之間的靜電放電路徑的多個電源分切單元將成為增加芯片尺寸的不利因素，尤其當(dāng)焊盤環(huán)(輸入輸出區(qū)域)為決定芯片尺寸的關(guān)鍵因素且焊盤局限型芯片之中具有多個電源域時。請參考圖1B。圖IB是根據(jù)背景技術(shù)的具有靜電放電保護(hù)功能的傳統(tǒng)電路的示意圖，其中電路200描述芯片的一部分，并非整個芯片。如上文所述，傳統(tǒng)電源分切單元被安置在焊盤環(huán)(芯片的輸入輸出區(qū)域)之上并且
4每一電源分切單元被夾在兩個分別對應(yīng)于不同電源域的輸入輸出區(qū)塊之間。如圖IB所示， 傳統(tǒng)電路200包含核心區(qū)域210與輸入輸出區(qū)域220，其中輸入輸出區(qū)域220包含兩個輸入輸出區(qū)塊(例如第一輸入輸出區(qū)塊230與第二輸入輸出區(qū)塊M0)與第一電源分切單元 250，以及第一電源分切單元250夾在第一輸入輸出區(qū)塊230與第二輸入輸出區(qū)塊240之間。基于實(shí)際設(shè)計(jì)需要，第一電源分切單元250可以具有兩個或四個連接到第一輸入輸出區(qū)塊230與第二輸入輸出區(qū)塊MO的連接端。對于具有更多電源域的芯片，電路200可以包含更多輸入輸出區(qū)塊、更多電源分切單元，因此將增加芯片的尺寸。為達(dá)到提供具有優(yōu)秀靜電放電功能的小尺寸芯片的目的，要求提供一種新的芯片結(jié)構(gòu)，用于為靜電放電保護(hù)設(shè)備提供位于不同電源域之間的靜電放電路徑，以保護(hù)芯片的輸入輸出區(qū)塊與其它電路結(jié)構(gòu)，并同時兼顧芯片尺寸的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決以上技術(shù)問題，特提供以下技術(shù)方案本發(fā)明實(shí)施方式提供一種芯片，包含輸入輸出區(qū)域與核心區(qū)域。輸入輸出區(qū)域之中具有操作于第一電源域的第一輸入輸出區(qū)塊以及操作于第二電源域的第二輸入輸出區(qū)塊，其中第一電源域的電壓范圍與第二電源域的電壓范圍不同。核心區(qū)域之中具有執(zhí)行芯片的至少一功能的至少一電路，核心區(qū)域之中更具有至少一電源分切單元，其中電源分切單元通過多個連接器耦接于第一輸入輸出區(qū)塊與第二輸入輸出區(qū)塊，用于提供第一輸入輸出區(qū)塊與第二輸入輸出區(qū)塊之間的靜電放電路徑。本發(fā)明實(shí)施方式另提供一種芯片，包含多個輸入輸出區(qū)塊與至少一電源分切單元。輸入輸出區(qū)塊包含操作于第一電源域的第一輸入輸出區(qū)塊以及操作于第二電源域的第二輸入輸出區(qū)塊，其中第一電源域的電壓范圍與第二電源域的電壓范圍不同。電源分切單元通過多個連接器耦接于第一輸入輸出區(qū)塊與第二輸入輸出區(qū)塊，用于提供第一輸入輸出區(qū)塊與第二輸入輸出區(qū)塊之間的靜電放電路徑，其中上述至少一電源分切單元并非夾在第一輸入輸出區(qū)塊與第二輸入輸出區(qū)塊之間。本發(fā)明實(shí)施方式另提供一種芯片，包含輸入輸出區(qū)域與核心區(qū)域。輸入輸出區(qū)域之中具有操作于同一電源域的第一輸入輸出區(qū)塊與第二輸入輸出區(qū)塊。核心區(qū)域之中具有執(zhí)行芯片的至少一功能的至少一電路，核心區(qū)域之中更具有至少一電源分切單元，其中電源分切單元通過多個連接器耦接于第一輸入輸出區(qū)塊與第二輸入輸出區(qū)塊，用于提供第一輸入輸出區(qū)塊與第二輸入輸出區(qū)塊之間的靜電放電路徑。本發(fā)明實(shí)施方式另提供一種芯片，包含多個輸入輸出區(qū)塊與至少一電源分切單元。輸入輸出區(qū)塊包含操作于同一電源域的第一輸入輸出區(qū)塊與第二輸入輸出區(qū)塊。電源分切單元通過多個連接器耦接于第一輸入輸出區(qū)塊與第二輸入輸出區(qū)塊，用于提供第一輸入輸出區(qū)塊與第二輸入輸出區(qū)塊之間的靜電放電路徑，其中至少一電源分切單元并非夾在第一輸入輸出區(qū)塊與第二輸入輸出區(qū)塊之間。以上所述的芯片，通過使電源分切單元位于核心區(qū)域中或不夾在輸入輸出區(qū)塊之間，可以縮減芯片區(qū)域尺寸。


圖IA是根據(jù)背景技術(shù)的具有電源切斷功能的電路的示意圖。圖IB是根據(jù)背景技術(shù)的具有靜電放電保護(hù)功能的傳統(tǒng)電路的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的芯片的俯視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的圖2中芯片的部分結(jié)構(gòu)的實(shí)施細(xì)節(jié)的示意圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的圖2中芯片的部分結(jié)構(gòu)的實(shí)施細(xì)節(jié)的變形的示意圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的圖2中芯片的部分結(jié)構(gòu)的實(shí)施細(xì)節(jié)的變形的示意圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的圖2中芯片的部分結(jié)構(gòu)的實(shí)施細(xì)節(jié)的變形的示意圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方式的圖2中芯片的部分結(jié)構(gòu)的實(shí)施細(xì)節(jié)的變形的示意圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的具有兩個連接節(jié)點(diǎn)的電源分切單元的示意圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的具有四個連接節(jié)點(diǎn)的電源分切單元的示意圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的具有四個連接節(jié)點(diǎn)的電源分切單元的示意圖。
具體實(shí)施例方式在說明書及權(quán)利要求書當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可理解，硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及權(quán)利要求書并不以名稱的差異作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異作為區(qū)分的準(zhǔn)則。在說明書及權(quán)利要求書中所提及的“包含”為開放式的用語，因此，應(yīng)解釋成“包含但不限定在”。此外，“耦接”一詞在這里包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述第一裝置耦接于第二裝置，則代表第一裝置可直接電氣連接在第二裝置，或通過其它裝置或連接手段間接地電氣連接到第二裝置。為解決傳統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)中發(fā)生的上述問題，本發(fā)明實(shí)施方式提供一種在核心區(qū)域設(shè)置電源分切單元的芯片，用于在芯片的輸入輸出區(qū)域的電源域之間提供靜電放電路徑，從而實(shí)現(xiàn)一種提供優(yōu)秀靜電放電保護(hù)功能且更具有縮減的芯片尺寸的新型芯片設(shè)計(jì)。請參考圖2。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的芯片的俯視圖。芯片200包含核心區(qū)域210與輸入輸出區(qū)域220，以及255代表芯片200中的一部分。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知， 輸入輸出區(qū)域220代表芯片200的外圍區(qū)域，其中的電路(圖未示)傳輸信號到芯片200 的外部或從芯片200的外部接收信號。此外，核心區(qū)域210之中具有執(zhí)行芯片200的至少一功能的至少一電路；核心區(qū)域210中的電路(圖未示)不負(fù)責(zé)從芯片200的外部接收信號，也不負(fù)責(zé)保持合適的信號質(zhì)量將信號輸出到外部。核心區(qū)域210中的電路從輸入輸出區(qū)域220中的電路取得信號，并處理上述信號以執(zhí)行功能并發(fā)送處理后的信號到輸入輸出區(qū)域220中的電路。請注意，圖2僅用于說明目的，并非作為本發(fā)明的限定。舉例來說，在上述實(shí)施方式中，芯片200的部分255典型地為芯片200的右下側(cè)；然而，在本發(fā)明的變形中，部分255可以位于芯片200的任意部位，例如芯片200的右上側(cè)、左上側(cè)、左下側(cè)。芯片 200的部分255可以包含位于核心區(qū)域210中的電源分切單元(圖未示)，所述電源分切單元可以通過連接單元235、M5、252、254、262與264連接于輸入輸出區(qū)域220中的兩個輸入輸出區(qū)塊之間，從而提供芯片200的輸入輸出區(qū)域220的輸入輸出區(qū)塊之間的靜電放電路徑，對包含位于核心區(qū)域210中電源分切單元的芯片的部分255的操作的進(jìn)一步描述將在下文詳細(xì)說明。請結(jié)合圖2參考圖3。圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的圖2中芯片的部分結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)的示意圖。這里芯片的部分結(jié)構(gòu)300為芯片200的一部分，而且，部分結(jié)構(gòu)300可以用于代表圖2中芯片的部分255。部分結(jié)構(gòu)300包含核心區(qū)域310與輸入輸出區(qū)域320。 為實(shí)現(xiàn)即使部分結(jié)構(gòu)300所屬的芯片200對應(yīng)于焊盤局限型設(shè)計(jì)時也能縮減芯片區(qū)域的目的，在操作于不同電源域的不同輸入輸出區(qū)塊之間提供靜電放電路徑的電源分切單元350 被設(shè)置在核心區(qū)域310而并非輸入輸出區(qū)域320，從而減少焊盤環(huán)的周長(girth)與部分結(jié)構(gòu)300所屬的芯片200的尺寸。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，對應(yīng)于同一電源域的電路操作于同一操作電壓。具體地，對應(yīng)于同一電源域的電路的電壓操作(例如接通、斷開、上升、下降等)都相同。一個電源域可以包含多個輸入輸出區(qū)塊。在圖3中，第一輸入輸出區(qū)塊330對應(yīng)于第一電源域而第二輸入輸出區(qū)塊340對應(yīng)于第二電源域，其中第二電源域與第一電源域不同(例如第一電源域的電壓范圍與第二電源域的電壓范圍互為獨(dú)立，或第一電源域的電源節(jié)點(diǎn)與第二電源域的電源節(jié)點(diǎn)在芯片內(nèi)互不短路)，以及通過電源分切單元350為輸入輸出區(qū)塊提供靜電放電路徑。然而，通過將電源分切單元350設(shè)置在核心區(qū)域310中，需要的焊盤環(huán)的周長縮減了。因此，尤其當(dāng)部分結(jié)構(gòu)300所屬的芯片200為焊盤局限型芯片時，芯片尺寸可以被縮減，而若輸入輸出區(qū)域 320中具有更多電源域，則芯片區(qū)域的縮減將更加顯著。在本實(shí)施方式中，芯片200的部分結(jié)構(gòu)300包含第一連接器362與第二連接器364，其中第一連接器362連接于電源分切單元 350與第一輸入輸出區(qū)塊330中的第一接地節(jié)點(diǎn)335之間，第二連接器364連接于電源分切單元350與第二輸入輸出區(qū)塊340中的第二接地節(jié)點(diǎn)345之間。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，電源分切單元350可以具有兩個或四個連接節(jié)點(diǎn)以連接兩個相鄰輸入輸出區(qū)塊的電源節(jié)點(diǎn)/接地節(jié)點(diǎn)。例如，電源分切單元350包含第一連接節(jié)點(diǎn)352，其通過連接器362 耦接于第一輸入輸出區(qū)塊330的第一接地節(jié)點(diǎn)335，電源分切單元350更包含第二連接節(jié)點(diǎn)354，其通過連接器364耦接于第二輸入輸出區(qū)塊340的第二接地節(jié)點(diǎn)345。然而，上述芯片與電源分切單元的連接方式與電路結(jié)構(gòu)僅用于說明目的，并非作為本發(fā)明的限定。舉例來說，根據(jù)不同設(shè)計(jì)需要，第一連接器362與第二連接器364的類型可以不同，例如使用金屬層結(jié)構(gòu)以形成需要的連接器。此外，在不同實(shí)施方式中，連接器可以不必限制為連接不同電源域的接地節(jié)點(diǎn)，其可以連接不同電源域的電源節(jié)點(diǎn)。而且，電源分切單元350可以使連接節(jié)點(diǎn)連接兩個不同電源域的電源節(jié)點(diǎn)與接地節(jié)點(diǎn)，從而提供不同的靜電放電路徑。請注意，在其它實(shí)施方式中，芯片200可以具有多個輸入輸出區(qū)塊及對應(yīng)的電源分切單元。這些替代設(shè)計(jì)遵守本發(fā)明的精神且屬于本發(fā)明的范圍。下文將描述更多實(shí)施方式。請結(jié)合圖2參考圖4。圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的圖2中芯片的部分結(jié)構(gòu)的實(shí)施細(xì)節(jié)的變形的示意圖。部分結(jié)構(gòu)400包含核心區(qū)域410與輸入輸出區(qū)域420。舉例來說， 芯片的部分結(jié)構(gòu)400可以用于代表圖2中芯片的部分255的實(shí)施細(xì)節(jié)。輸入輸出區(qū)域420 包含至少一第一輸入輸出區(qū)塊430與第二輸入輸出區(qū)塊440。用于提供不同電源域中的電
7路之間的靜電放電保護(hù)的電源分切單元450被布置在核心區(qū)域410中，其中第一輸入輸出區(qū)塊430所屬的第一電源域的電壓范圍與第二輸入輸出區(qū)塊440所屬的第二電源域的電壓范圍不同(例如第一電源域的電壓范圍與第二電源域的電壓范圍互為獨(dú)立，或第一電源域的電源節(jié)點(diǎn)與第二電源域的電源節(jié)點(diǎn)在芯片內(nèi)互不短路)。實(shí)際上，部分結(jié)構(gòu)300與部分結(jié)構(gòu)400的主要區(qū)別在于，在本實(shí)施方式中，電源分切單元450通過第一電源節(jié)點(diǎn)435通過第一連接器462與第一連接節(jié)點(diǎn)452耦接于第一輸入輸出區(qū)塊430，以及電源分切單元450通過第二電源節(jié)點(diǎn)445通過第二連接器464與第二連接節(jié)點(diǎn)妨4耦接于第二輸入輸出區(qū)塊440。因具有位于核心區(qū)域中用于提供不同電源域之間的靜電放電路徑的電源分切單元的芯片的所有電路結(jié)構(gòu)與操作已在上文清楚描述，為簡潔起見在此不再贅述。然而，圖3與圖4中的接地節(jié)點(diǎn)與電源節(jié)點(diǎn)的位置僅用于說明目的，并非作為本發(fā)明的限定。上述電源節(jié)點(diǎn)/接地節(jié)點(diǎn)可以位于對應(yīng)輸入輸出區(qū)塊的任意位置；所有具有不同位置且用于通過連接器來連接連接節(jié)點(diǎn)的接地節(jié)點(diǎn)/電源節(jié)點(diǎn)的替代設(shè)計(jì)都遵從本發(fā)明的精神且屬于本發(fā)明的范圍。請結(jié)合圖2參考圖5與圖6。圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的圖2中芯片的部分結(jié)構(gòu)的實(shí)施細(xì)節(jié)的變形的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的圖2中芯片的部分結(jié)構(gòu)的實(shí)施細(xì)節(jié)的變形的示意圖。芯片的部分結(jié)構(gòu)500包含核心區(qū)域510與輸入輸出區(qū)域 520。舉例來說，部分結(jié)構(gòu)500可以用于代表圖2中芯片的部分255的實(shí)施細(xì)節(jié)。輸入輸出區(qū)域520包含至少一第一輸入輸出區(qū)塊530與第二輸入輸出區(qū)塊M0。用于提供不同電源域中的輸入輸出區(qū)塊之間的靜電放電保護(hù)的電源分切單元550被設(shè)置在核心區(qū)域510中， 其中第一輸入輸出區(qū)塊530所屬的第一電源域的電壓范圍與第二輸入輸出區(qū)塊540所屬的第二電源域的電壓范圍不同(例如第一電源域的電壓范圍與第二電源域的電壓范圍互為獨(dú)立，或第一電源域的電源節(jié)點(diǎn)與第二電源域的電源節(jié)點(diǎn)在芯片內(nèi)互不短路)。部分結(jié)構(gòu)500與部分結(jié)構(gòu)400的主要區(qū)別在于，第一電源節(jié)點(diǎn)535相對于第一輸入輸出區(qū)塊530的位置，以及第二電源節(jié)點(diǎn)545相對于第二輸入輸出區(qū)塊MO的位置。而且，分別對應(yīng)第一電源節(jié)點(diǎn)535/第二電源節(jié)點(diǎn)545位置的第一連接器462與第二連接器 464的位置不同，同樣，第一連接節(jié)點(diǎn)552與第二連接節(jié)點(diǎn)5M的位置也不同。在圖6中，芯片的部分結(jié)構(gòu)600包含核心區(qū)域610與輸入輸出區(qū)域620。舉例來說，部分結(jié)構(gòu)600可以用于代表圖2中芯片的部分255的實(shí)施細(xì)節(jié)。輸入輸出區(qū)域620包含至少一第一輸入輸出區(qū)塊630與第二輸入輸出區(qū)塊640。用于提供不同電源域中的輸入輸出區(qū)塊之間的靜電放電保護(hù)的電源分切單元650被設(shè)置在核心區(qū)域610中，其中第一輸入輸出區(qū)塊630所屬的第一電源域的電壓范圍與第二輸入輸出區(qū)塊540所屬的第二電源域的電壓范圍不同(例如第一電源域的電壓范圍與第二電源域的電壓范圍互為獨(dú)立，或第一電源域的電源節(jié)點(diǎn)與第二電源域的電源節(jié)點(diǎn)在芯片內(nèi)互不短路)。此外，這里第一電源節(jié)點(diǎn)635相對于第一輸入輸出區(qū)塊630的位置，與第二電源節(jié)點(diǎn)645相對于第二輸入輸出區(qū)塊640的位置，與上文的實(shí)施方式不同；而且，分別對應(yīng)第一電源節(jié)點(diǎn)635/第二電源節(jié)點(diǎn)645位置的第一連接器462與第二連接器464的位置不同。通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整第一連接節(jié)點(diǎn)652與第二連接節(jié)點(diǎn)654的位置以匹配第一電源節(jié)點(diǎn)635/第二電源節(jié)點(diǎn)645的位置，以保證電源域之間的靜電放電保護(hù)功能，連接節(jié)點(diǎn)、電源節(jié)點(diǎn)、接地節(jié)點(diǎn)與連接器的位置可以改變；且所有替代設(shè)計(jì)遵從本發(fā)明的精神且屬于本發(fā)明的范圍。因具有位于核心區(qū)域中用于提供不同電源域之間的靜電放電路徑的電源分切單元的芯片的所有電路結(jié)構(gòu)與操作已在上文清楚描述，為簡潔起見在此不再贅述。而且，其它實(shí)施方式中，使用接地節(jié)點(diǎn)以通過連接節(jié)點(diǎn)與連接器連接到電源分切單元的芯片可以根據(jù)不同設(shè)計(jì)需要調(diào)整接地節(jié)點(diǎn)/連接器的位置；因閱讀上述實(shí)施方式后可以很容易地理解替代設(shè)計(jì)，為簡潔起見在此不再贅述。請參考圖7。圖7是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方式的圖2中芯片的部分結(jié)構(gòu)的實(shí)施細(xì)節(jié)的變形的示意圖。芯片的部分結(jié)構(gòu)700包含核心區(qū)域710與輸入輸出區(qū)域720。輸入輸出區(qū)域720具有操作于第一電源域的第一輸入輸出區(qū)塊730與操作于第二電源域的第二輸入輸出區(qū)塊740，其中第一電源域與第二電源域不同(例如第一電源域的電壓范圍與第二電源域的電壓范圍互為獨(dú)立，或第一電源域的電源節(jié)點(diǎn)與第二電源域的電源節(jié)點(diǎn)在芯片內(nèi)互不短路)。電源分切單元750具有四個連接節(jié)點(diǎn)752、754、756、以及758，其中連接器462 連接到第一電源節(jié)點(diǎn)738、連接器464連接到第二電源節(jié)點(diǎn)748，以及連接器362連接到第一接地節(jié)點(diǎn)735、連接器364連接到第二接地節(jié)點(diǎn)745。部分結(jié)構(gòu)700與部分結(jié)構(gòu)300、部分結(jié)構(gòu)400的實(shí)施細(xì)節(jié)的主要區(qū)別在于，電源分切單元750具有通過四個連接節(jié)點(diǎn)752、754、 756、以及758建立的不同的靜電放電路徑。舉例來說，當(dāng)靜電放電事件從第一輸入輸出區(qū)塊730的第一電源節(jié)點(diǎn)738發(fā)生到第二輸入輸出區(qū)塊740時，靜電放電電流可以選性地通過從第一輸入輸出區(qū)塊730的第一電源節(jié)點(diǎn)738通過第一電源節(jié)點(diǎn)738、連接器462、第一連接節(jié)點(diǎn)752、第四連接節(jié)點(diǎn)758、連接器464以及第二電源節(jié)點(diǎn)748到第二輸入輸出區(qū)塊 740的第二電源節(jié)點(diǎn)748的靜電放電路徑；或者，靜電放電電流可以選性地通過從第一輸入輸出區(qū)塊730的第一電源節(jié)點(diǎn)738通過第一電源節(jié)點(diǎn)738、連接器462、第一連接節(jié)點(diǎn)752、 第三連接節(jié)點(diǎn)756、連接器364以及第二接地節(jié)點(diǎn)745流動到第二輸入輸出區(qū)塊740的第二接地節(jié)點(diǎn)745的靜電放電路徑。而且，當(dāng)靜電放電事件需要從第二輸入輸出區(qū)塊740到第一輸入輸出區(qū)塊730的路徑時，靜電放電電流可以選性地從對應(yīng)于第二輸入輸出區(qū)塊740 的第二電源域的第二電源節(jié)點(diǎn)748流動到對應(yīng)于第一輸入輸出區(qū)塊730的第一電源域的第一電源節(jié)點(diǎn)738，或者，靜電放電電流可以選性地從對應(yīng)于第二輸入輸出區(qū)塊740的第二電源域的第二電源節(jié)點(diǎn)748流動到對應(yīng)于第一輸入輸出區(qū)塊730的第一電源域的第一接地節(jié) ；735ο另外，具有圖7中所示的實(shí)施細(xì)節(jié)的芯片也可以提供通過第一輸入輸出區(qū)塊730 的第一接地節(jié)點(diǎn)735通過第一接地節(jié)點(diǎn)735、連接器362、第二連接節(jié)點(diǎn)754、第三連接節(jié)點(diǎn) 756、連接器364、以及第二接地節(jié)點(diǎn)745到第二輸入輸出區(qū)塊740的第二接地節(jié)點(diǎn)745的靜電放電路徑。因在閱讀上文后可以很容易地理解其它靜電放電路徑以及靜電放電路徑的對應(yīng)組件，為簡潔起見在此不再贅述。電源域與對應(yīng)電源分切單元的數(shù)量可以不同。舉例來說，當(dāng)芯片的部分結(jié)構(gòu)包含三個輸入輸出區(qū)塊(第一輸入輸出區(qū)塊、第二輸入輸出區(qū)塊以及第三輸入輸出區(qū)塊)且每個屬于不同電源域時，可能有兩個位于核心區(qū)域中用于提供靜電放電保護(hù)的電源分切單元 (第一電源分切單元以及第二電源分切單元)。其中位于核心區(qū)域中的第一電源分切單元可以用于提供第一輸入輸出區(qū)塊與第二輸入輸出區(qū)塊之間的靜電放電路徑，而位于核心區(qū)域中的第二電源分切單元可以用于提供第二輸入輸出區(qū)塊與第三輸入輸出區(qū)塊之間的靜電放電路徑。簡單來說，本發(fā)明提供具有多個輸入輸出區(qū)塊以及對應(yīng)電源分切單元的芯片，
9其中上述輸入輸出區(qū)塊屬于不同電源域，上述電源分切單元位于核心區(qū)域中用于提供不同電源域之間的靜電放電保護(hù)。所有替代設(shè)計(jì)都遵從本發(fā)明的精神且屬于本發(fā)明的范圍。為確保靜電放電保護(hù)的穩(wěn)健性(robustness)，本發(fā)明的每一連接器的總寬度優(yōu)選為適合靜電放電耐受等級。例如，若靜電放電耐受等級被設(shè)置為不小于人體模型(human body model, HBM)的500伏特，則每一連接器的總寬度可以不小于50微米。而且，當(dāng)本發(fā)明的芯片被設(shè)置以進(jìn)一步對應(yīng)于不小于機(jī)器模型(machine model)的50伏特時，每一連接器的總寬度可以不小于5微米；當(dāng)本發(fā)明的芯片被設(shè)置以進(jìn)一步對應(yīng)于不小于充電設(shè)備模型的50伏特時，每一連接器的總寬度可以不小于5微米。此外，連接器的電阻可以保持為小于閾值電阻。即，在一些實(shí)施方式中，對應(yīng)于圖3 中的第一連接節(jié)點(diǎn)352、第一連接器362、以及第一接地節(jié)點(diǎn)355的電阻值可以設(shè)置為小于 5歐姆；在一些特定范例中，因不同設(shè)計(jì)需要上述對應(yīng)電阻可以進(jìn)一步設(shè)置為小于1歐姆。連接器的結(jié)構(gòu)/類型并非作為本發(fā)明的限定。以芯片200的部分結(jié)構(gòu)300為例， 第一連接器362與第二連接器364可以由單金屬層(singlemetal layer)或多金屬層組成，只要每一連接器的總寬度適合靜電放電耐受等級即可。舉例來說，若根據(jù)優(yōu)選的靜電放電耐受等級需要的總寬度不小于5微米，則取決于設(shè)計(jì)需要，連接器可以由分別位于 (routedon)兩個金屬層的兩條金屬線形成，且每條金屬線的寬度不小于2. 5微米；或者連接器可以由分別位于四個金屬層的四條金屬線形成，且每條金屬線的寬度不小于1.25微米。或者，根據(jù)不同設(shè)計(jì)需要，連接器可以由位于同一金屬層的多條金屬線形成。舉例來說， 若根據(jù)優(yōu)選的靜電放電耐受等級需要的總寬度不小于5微米，則連接器可以由位于同一金屬層的兩條金屬線形成，且每條金屬線的寬度不小于2. 5微米。此外，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，芯片的連接器可不限于金屬層連接而可以為其它連接方式。通過些微調(diào)整制造工藝，在一些情況下，焊線可以用作連接電源分切單元到不同電源域的連接器。所有替代設(shè)計(jì)都遵從本發(fā)明的精神且屬于本發(fā)明的范圍。請參考圖8。圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的具有兩個連接節(jié)點(diǎn)的電源分切單元的示意圖。在本實(shí)施方式中，電源分切單元800具有第一二極管810、第二二極管820、第一連接節(jié)點(diǎn)830以及第二連接節(jié)點(diǎn)840。根據(jù)設(shè)計(jì)需要，第一連接節(jié)點(diǎn)830與第二連接節(jié)點(diǎn)840 可以被連接到兩個不同電源域的電源節(jié)點(diǎn)或兩個不同電源域的接地節(jié)點(diǎn)。換句話說，圖3 中的電源分切單元350與圖4中的電源分切單元450可以由電源分切單元800以及節(jié)點(diǎn) 850與860實(shí)施，其中節(jié)點(diǎn)850與860對應(yīng)于輸入輸出區(qū)塊中的電源節(jié)點(diǎn)或接地節(jié)點(diǎn)。舉例來說，在對應(yīng)于圖3的情況下，第一連接節(jié)點(diǎn)830對應(yīng)于圖3中的第一連接節(jié)點(diǎn)352，第二連接節(jié)點(diǎn)840對應(yīng)于圖3中的第二連接節(jié)點(diǎn)354，節(jié)點(diǎn)850對應(yīng)于圖3中的第一接地節(jié)點(diǎn)335 以及節(jié)點(diǎn)860對應(yīng)于圖3中的第二接地節(jié)點(diǎn)345。或者，在對應(yīng)于圖4的情況下，第一連接節(jié)點(diǎn)830對應(yīng)于圖4中的第一連接節(jié)點(diǎn)452，第二連接節(jié)點(diǎn)840對應(yīng)于圖4中的第二連接節(jié)點(diǎn)454，節(jié)點(diǎn)850對應(yīng)于圖4中的第一電源節(jié)點(diǎn)435以及節(jié)點(diǎn)860對應(yīng)于圖4中的第二電源節(jié)點(diǎn)445。然而，電源分切單元800的示例結(jié)構(gòu)僅用于說明目的，并非作為本發(fā)明的限定； 即，位于核心區(qū)域中或不夾在輸入輸出區(qū)域中輸入輸出區(qū)塊之間，且用于耦接兩個不同電源域以提供靜電放電保護(hù)需要的靜電放電路徑的所有電源分切單元的替代設(shè)計(jì)，都遵從本發(fā)明的精神且屬于本發(fā)明的范圍。
請參考圖9。圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的具有四個連接節(jié)點(diǎn)的電源分切單元的示意圖。電源分切單元900具有第一二極管910、第二二極管920、用于連接第一電源節(jié)點(diǎn) 991到第二電源節(jié)點(diǎn)992的第一連接節(jié)點(diǎn)930以及第二連接節(jié)點(diǎn)940，其中第一電源節(jié)點(diǎn) 991屬于第一電源域，第二電源節(jié)點(diǎn)992屬于第二電源域，且第一電源域與第二電源域不同 (例如第一電源域的電壓范圍與第二電源域的電壓范圍互為獨(dú)立，或第一電源域的電源節(jié)點(diǎn)與第二電源域的電源節(jié)點(diǎn)在芯片內(nèi)互不短路)。此外，電源分切單元900可以包含第三二極管950、第四二極管960、第三連接節(jié)點(diǎn)970以及第四連接節(jié)點(diǎn)980。連接節(jié)點(diǎn)970與980 可以分別連接到第一電源域與第二電源域的接地節(jié)點(diǎn)(第一接地節(jié)點(diǎn)993與第二接地節(jié)點(diǎn) 994)。請參考圖10。圖10是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的具有四個連接節(jié)點(diǎn)的電源分切單元的示意圖。電源分切單元1000具有電源電子組件1010、1020、1030、1040，以及用于連接兩個不同電源域的電源節(jié)點(diǎn)與接地節(jié)點(diǎn)的四個連接節(jié)點(diǎn)1050、1060、1070、以及1080。請注意上文所述的電源分切單元的電路結(jié)構(gòu)并非作為本發(fā)明的限定，且所有在兩個電源域中用于連接電路并提供靜電放電路徑的電源分切單元的替代設(shè)計(jì)，都遵從本發(fā)明的精神且屬于本發(fā)明的范圍。因在閱讀上文后可以很容易地理解電源分切單元900與1000的具體操作細(xì)節(jié)，為簡潔起見在此不再贅述。雖然上述實(shí)施方式中所示的第一輸入輸出區(qū)塊與第二輸入輸出區(qū)塊屬于不同電源域，但其也可以操作于同一電源域。舉例來說，兩個輸入輸出區(qū)塊可以耦接于不同接地而耦接于同一電源電源，從而操作于同一電源域。即使當(dāng)上述輸入輸出區(qū)塊操作于同一電源域時，也可以布置電源分切單元以提供輸入輸出區(qū)塊之間的靜電放電路徑。無論輸入輸出區(qū)塊屬于哪個電源域，提供輸入輸出區(qū)塊之間的靜電放電路徑且位于核心區(qū)域中或不夾在輸入輸出區(qū)塊之間的電源分切單元，都遵從本發(fā)明的精神且屬于本發(fā)明的范圍。綜上所述，本發(fā)明的實(shí)施方式提供的每一芯片都具有縮減的區(qū)域但并未犧牲靜電放電保護(hù)設(shè)備。即，提出了一種新的靜電放電保護(hù)設(shè)備的布置概念，以使電源分切單元位于核心區(qū)域中或不夾在輸入輸出區(qū)域中的輸入輸出區(qū)塊之間。通過采用本發(fā)明的概念重新布置電源分切單元，芯片區(qū)域可以極大地縮減，尤其當(dāng)芯片為焊盤局限型設(shè)計(jì)時。為了防止靜電放電免疫等級(immunity level)的退化(degrading)，輸入輸出區(qū)塊與電源分切單元之間的每一連接器的總寬度優(yōu)選為保持在一個預(yù)期值。使用上述新的布置概念，需要7個電源分切單元的焊盤局限型設(shè)計(jì)的芯片在芯片區(qū)域可以具有2. 97%的區(qū)域縮減、在核心區(qū)域可以具有4. 45%的區(qū)域縮減。簡單來說，需要的電源分切單元越多，就能實(shí)現(xiàn)越大程度的區(qū)域縮減。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施方式揭露如上，然其并非用于限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以做一些改動，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
1權(quán)利要求
1.一種具有靜電放電保護(hù)功能的芯片，包含輸入輸出區(qū)域，該輸入輸出區(qū)域之中具有操作于第一電源域的第一輸入輸出區(qū)塊以及操作于第二電源域的第二輸入輸出區(qū)塊，其中該第一電源域的電壓范圍與該第二電源域的電壓范圍不同；以及核心區(qū)域，該核心區(qū)域之中具有執(zhí)行該芯片的至少一功能的至少一電路，該核心區(qū)域之中更具有至少一電源分切單元，其中該電源分切單元通過多個連接器耦接于該第一輸入輸出區(qū)塊與該第二輸入輸出區(qū)塊，用于提供該第一輸入輸出區(qū)塊與該第二輸入輸出區(qū)塊之間的靜電放電路徑。
2.如權(quán)利要求1所述的具有靜電放電保護(hù)功能的芯片，其特征在于，該多個連接器包含分別將該電源分切單元連接于該第一輸入輸出區(qū)塊的第一電源節(jié)點(diǎn)與該第二輸入輸出區(qū)塊的第二電源節(jié)點(diǎn)之間的多個連接器。
3.如權(quán)利要求1所述的具有靜電放電保護(hù)功能的芯片，其特征在于，該多個連接器包含分別將該電源分切單元連接于該第一輸入輸出區(qū)塊的第一接地節(jié)點(diǎn)與該第二輸入輸出區(qū)塊的第二接地節(jié)點(diǎn)之間的多個連接器。
4.如權(quán)利要求1所述的具有靜電放電保護(hù)功能的芯片，其特征在于，該多個連接器包含分別將該電源分切單元連接于該第一輸入輸出區(qū)塊的第一電源節(jié)點(diǎn)與該第二輸入輸出區(qū)塊的第一接地節(jié)點(diǎn)之間的多個連接器。
5.如權(quán)利要求1所述的具有靜電放電保護(hù)功能的芯片，其特征在于，該多個連接器中的每一個的總寬度對應(yīng)于特定靜電放電耐受等級。
6.如權(quán)利要求5所述的具有靜電放電保護(hù)功能的芯片，其特征在于，當(dāng)該特定靜電放電耐受等級不低于50伏特時，該多個連接器中的每一個的總寬度不小于5微米。
7.如權(quán)利要求5所述的具有靜電放電保護(hù)功能的芯片，其特征在于，該多個連接器中的至少一個僅處于單金屬層之上，或該多個連接器中的至少一個處于多個金屬層之上。
8.如權(quán)利要求5所述的具有靜電放電保護(hù)功能的芯片，其特征在于，該多個連接器中的至少一個為焊線。
9.如權(quán)利要求1所述的具有靜電放電保護(hù)功能的芯片，其特征在于，該芯片為焊盤局限型。
10.如權(quán)利要求1所述的具有靜電放電保護(hù)功能的芯片，其特征在于，該多個連接器包含連接于該電源分切單元的第一連接節(jié)點(diǎn)與該第一輸入輸出區(qū)塊及該第二輸入輸出區(qū)塊中的一個的第二連接節(jié)點(diǎn)之間的連接器，以及該連接器的電阻小于5歐姆。
11.一種具有靜電放電保護(hù)功能的芯片，包含多個輸入輸出區(qū)塊，包含操作于第一電源域的第一輸入輸出區(qū)塊以及操作于第二電源域的第二輸入輸出區(qū)塊，其中該第一電源域的電壓范圍與該第二電源域的電壓范圍不同； 以及至少一電源分切單元，通過多個連接器耦接于該第一輸入輸出區(qū)塊與該第二輸入輸出區(qū)塊，用于提供該第一輸入輸出區(qū)塊與該第二輸入輸出區(qū)塊之間的靜電放電路徑，其中該至少一電源分切單元并非夾在該第一輸入輸出區(qū)塊與該第二輸入輸出區(qū)塊之間。
12.如權(quán)利要求11所述的具有靜電放電保護(hù)功能的芯片，其特征在于，該多個連接器包含分別將該電源分切單元連接于該第一輸入輸出區(qū)塊的第一電源節(jié)點(diǎn)與該第二輸入輸出區(qū)塊的第二電源節(jié)點(diǎn)之間的多個連接器。
13.如權(quán)利要求11所述的具有靜電放電保護(hù)功能的芯片，其特征在于，該多個連接器包含分別將該電源分切單元連接于該第一輸入輸出區(qū)塊的第一接地節(jié)點(diǎn)與該第二輸入輸出區(qū)塊的第二接地節(jié)點(diǎn)之間的多個連接器。
14.如權(quán)利要求11所述的具有靜電放電保護(hù)功能的芯片，其特征在于，該多個連接器包含分別將該電源分切單元連接于該第一輸入輸出區(qū)塊的第一電源節(jié)點(diǎn)與該第二輸入輸出區(qū)塊的第一接地節(jié)點(diǎn)之間的多個連接器。
15.如權(quán)利要求11所述的具有靜電放電保護(hù)功能的芯片，其特征在于，該多個連接器中的每一個的總寬度對應(yīng)于特定靜電放電耐受等級。
16.如權(quán)利要求15所述的具有靜電放電保護(hù)功能的芯片，其特征在于，當(dāng)該特定靜電放電耐受等級不低于50伏特時，該多個連接器中的每一個的總寬度不小于5微米。
17.如權(quán)利要求15所述的具有靜電放電保護(hù)功能的芯片，其特征在于，該多個連接器中的至少一個僅處于單金屬層之上，或該多個連接器中的至少一個處于多個金屬層之上。
18.如權(quán)利要求15所述的具有靜電放電保護(hù)功能的芯片，其特征在于，該多個連接器中的至少一個為焊線。
19.如權(quán)利要求11所述的具有靜電放電保護(hù)功能的芯片，其特征在于，該芯片為焊盤局限型。
20.如權(quán)利要求11所述的具有靜電放電保護(hù)功能的芯片，其特征在于，該多個連接器包含連接于該電源分切單元的第一連接節(jié)點(diǎn)與該第一輸入輸出區(qū)塊及該第二輸入輸出區(qū)塊中的一個的第二連接節(jié)點(diǎn)之間的連接器，以及該連接器的電阻小于5歐姆。
21.一種具有靜電放電保護(hù)功能的芯片，包含輸入輸出區(qū)域，該輸入輸出區(qū)域之中具有操作于同一電源域的第一輸入輸出區(qū)塊與第二輸入輸出區(qū)塊；以及核心區(qū)域，該核心區(qū)域之中具有執(zhí)行該芯片的至少一功能的至少一電路，該核心區(qū)域之中更具有至少一電源分切單元，其中該電源分切單元通過多個連接器耦接于該第一輸入輸出區(qū)塊與該第二輸入輸出區(qū)塊，用于提供該第一輸入輸出區(qū)塊與該第二輸入輸出區(qū)塊之間的靜電放電路徑。
22.—種具有靜電放電保護(hù)功能的芯片，包含多個輸入輸出區(qū)塊，包含操作于同一電源域的第一輸入輸出區(qū)塊與第二輸入輸出區(qū)塊；以及至少一電源分切單元，通過多個連接器耦接于該第一輸入輸出區(qū)塊與該第二輸入輸出區(qū)塊，用于提供該第一輸入輸出區(qū)塊與該第二輸入輸出區(qū)塊之間的靜電放電路徑，其中該至少一電源分切單元并非夾在該第一輸入輸出區(qū)塊與該第二輸入輸出區(qū)塊之間。
全文摘要
一種具有靜電放電保護(hù)功能的芯片，包含輸入輸出區(qū)域與核心區(qū)域。輸入輸出區(qū)域之中具有操作于第一電源域的第一輸入輸出區(qū)塊以及操作于第二電源域的第二輸入輸出區(qū)塊。核心區(qū)域之中具有執(zhí)行芯片的至少一功能的至少一電路，更具有至少一電源分切單元，其中電源分切單元通過多個連接器耦接于第一輸入輸出區(qū)塊與第二輸入輸出區(qū)塊，用于提供第一輸入輸出區(qū)塊與第二輸入輸出區(qū)塊之間的靜電放電路徑。本發(fā)明的芯片，通過使電源分切單元位于核心區(qū)域中或不夾在輸入輸出區(qū)塊之間，可縮減芯片區(qū)域尺寸。
文檔編號H02H9/00GK102214654SQ20101050092
公開日2011年10月12日 申請日期2010年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者黃柏獅, 黃福助 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司