采用栅极浮置方案的ESD保护系统及其控制电路技术方案

本发明专利技术公开一种用于内部电路的ESD保护系统。该ESD保护系统包括：连接在第一域的第一焊盘与第二焊盘之间的ESD钳位器件；预驱动器，该预驱动器的输出端连接至ESD钳位器件的栅极；连接在预驱动器与内部电路之间的ESD控制电路；以及连接至ESD控制电路的瞬变检测单元，该瞬变检测单元被配置为从第一域的第一焊盘检测ESD瞬变。瞬变检测单元在检测到ESD瞬变时向控制电路输出第一信号。作为响应，控制电路使预驱动器在ESD钳位器件的栅极处输出高阻态，从而浮置该ESD钳位器件的栅极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及集成电路(IC)设计，更具体地，涉及采用栅极浮置方案的ESD保护电路。
技术介绍
静电保护对于集成电路的保护是一个重要的问题。由于静电电荷具有相对较高的电压(可能为几千伏)，所以需要静电放电(ESD)保护电路来保护半导体器件免受静电电荷的损害。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于内部电路的ESD保护系统，包括：ESD钳位器件，连接在第一域的第一焊盘与第二焊盘之间；预驱动器，该预驱动器的输出端连接至ESD钳位器件的栅极；ESD控制电路，连接在预驱动器与内部电路之间；以及瞬变检测单元，连接至ESD控制电路，瞬变检测单元被配置为从第一域的第一焊盘检测ESD瞬变；其中，瞬变检测单元在检测到ESD瞬变时向ESD控制电路输出第一信号，并且ESD控制电路使预驱动器在ESD钳位器件的栅极处输出高阻态，从而浮置ESD钳位器件的栅极。优选地，瞬变检测单元被布置为与第一域的第一焊盘容性耦合。优选地，ESD钳位器件是MOSFET器件。优选地，预驱动器连接在第二域的焊盘与接地端之间。优选地，预驱动器包括第一开关器件和第二开关器件。优选地，瞬变检测单元包括第一瞬变检测电路和第二瞬变检测电路，其中，第一瞬变检测电路连接在ESD钳位器件的栅极与第二域的接地端之间，并且第二瞬变检测电路连接在第二域的焊盘与接地端之间。优选地，瞬变检测电路的每一个都包括阻性元件和容性元件。优选地，ESD控制电路包括第一逻辑或门，第一逻辑或门的第一输入端和第二输入端分别连接至第一瞬变检测电路和第二瞬变检测电路，以接收第一瞬变检测电路和第二瞬变检测电路生成的输出信号。优选地，ESD控制电路还包括逻辑非门，逻辑非门的输入端连接至第一逻辑或门的输出端。优选地，ESD控制电路还包括逻辑与门和第二逻辑或门，逻辑与门和第二逻辑或门的输出端连接至预驱动器；其中，第二逻辑或门的第一输入端和第二输入端分别连接至内部电路的输出端和逻辑非门的输出端；其中，逻辑与门分别连接至内部电路的输出端和第一逻辑或门的输出端。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于内部电路的ESD保护电路，内部电路通过连接在第二域中的预驱动器连接至连接在第一域中的ESD钳位器件，ESD保护电路包括：瞬变检测单元，瞬变检测单元在检测到ESD瞬变时输出第一信号；以及ESD控制电路，连接在内部电路与预驱动器之间，其中，ESD控制电路被配置为接收瞬变检测单元的输出；其中，响应于第一信号，ESD控制电路使预驱动器进入高阻态，从而使ESD钳位器件与第二电源域断开。优选地，瞬变检测单元与第一域的焊盘容性耦合。优选地，瞬变检测单元包括：焊盘；第一瞬变检测电路，连接在ESD钳位器件的栅极与第二域的接地端之间；以及第二瞬变检测电路，连接在第二域的焊盘与接地端之间。优选地，瞬变检测电路的每一个都包括阻性元件和容性元件。优选地，ESD控制电路包括第一逻辑或门，第一逻辑或门的输入端连接至第一瞬变检测电路和第二瞬变检测电路，以接收第一瞬变检测电路和第二瞬变检测电路生成的输出信号。优选地，ESD控制电路还包括逻辑非门，逻辑非门的输入端连接至第一逻辑或门的输出端。优选地，ESD控制电路还包括逻辑与门和第二逻辑或门，逻辑与门和第二逻辑或门的输出端分别连接至预驱动器；其中，第二逻辑或门的输入
端分别连接至内部电路的输出端和逻辑非门的输出端；以及其中，逻辑与门的输入端分别连接至内部电路的输出端和第一逻辑或门的输出端。根据本专利技术的又一方面，提供了一种ESD保护系统，包括：第一域，包括焊盘和接地端；第二域，包括焊盘和接地端；上拉器件，连接在第一域的焊盘与第二域的焊盘之间；第一预驱动器，第一预驱动器的输出端连接至上拉器件的栅极；第一ESD控制电路，连接至第一预驱动器并且被配置为接收来自第一内部电路的信号；第一瞬变检测单元，连接至第一ESD控制电路，第一瞬变检测单元被配置为从第一域的焊盘检测ESD瞬变；ESD钳位器件，连接在第一域的焊盘与第一域的接地端之间；第二预驱动器，第二预驱动器的输出端连接至ESD钳位器件的栅极；第二ESD控制电路，连接至第二预驱动器并且被配置为接收来自第二内部电路的信号；以及第二瞬变检测单元，连接至第二ESD控制电路并且被配置为从第一域的焊盘检测ESD瞬变；其中，第一瞬变检测单元和第二瞬变检测单元在检测到ESD瞬变时分别向第一ESD控制电路和第二ESD控制电路输出信号；和其中，第一ESD控制电路和第二ESD控制电路分别使第一预驱动器和第二预驱动器在上拉器件和ESD钳位器件的栅极处输出高阻态，从而浮置上拉器件的栅极和ESD钳位器件的栅极。优选地，上拉器件是MOSFET器件。优选地，第二瞬变检测单元与第一域的焊盘容性耦合。附图说明当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本专利技术。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。图1示出了根据本专利技术的实施例的利用ESD保护电路的集成电路器件的一部分的框图。图2是示出了根据本专利技术的实施例的利用ESD保护电路的集成电路器件的一部分的原理图。图3是示出了根据本专利技术的实施例的在正常操作条件期间利用ESD保
护电路的集成电路器件的一部分的原理图。图4是示出了根据本专利技术的实施例的在ESD应力下利用ESD保护电路的集成电路器件的一部分的原理图。图5是示出了根据本专利技术的实施例的利用ESD保护方案的集成电路器件的一部分的原理图。图6是示出了根据本专利技术的实施例的利用ESD保护方案的集成电路器件的一部分的原理图。图7是示出了利用栅极耦合ESD保护方案的集成电路器件的原理图。图8是示出了利用栅极耦合ESD保护方案的集成电路器件的原理图。具体实施方式以下公开内容提供了许多不同实施例或实例，用于实现所提供主题的不同特征。以下将描述组件和布置的特定实例以简化本专利技术。当然，这些仅是实例并且不意欲限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触的实施例，也可以包括形成在第一部件和第二部件之间的附件部件使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。另外，本专利技术可以在多个实例中重复参考标号和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…上面”、“上部”等空间关系术语以描述如图所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除图中所示的方位之外，空间关系术语意欲包括使用或操作过程中的器件的不同的方位。装置可以以其他方式定位(旋转90度或在其他方位)，并且在本文中使用的空间关系描述可同样地作相应的解释。在半导体芯片封装的处理中，静电放电(ESD)可导致对芯片上的半导体器件的损害。片上(on-chip)保护电路用于提供安全的放电路径。保护电路基本上就是开关，该开关在正常的电路工作期间断开而在芯片的管脚处存在高压时的ESD事件期间闭合。实际上，诸如多指结构的地-栅极(ground-gate)n型MOS器件(GGnMOS)的金属氧化物半导体(MOS)器件已经用作ESD保护器件。然而，栅极接地的方案在某些应用中并不是最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内部电路的ESD保护系统，包括：ESD钳位器件，连接在第一域的第一焊盘与第二焊盘之间；预驱动器，所述预驱动器的输出端连接至所述ESD钳位器件的栅极；ESD控制电路，连接在所述预驱动器与所述内部电路之间；以及瞬变检测单元，连接至所述ESD控制电路，所述瞬变检测单元被配置为从所述第一域的第一焊盘检测ESD瞬变；其中，所述瞬变检测单元在检测到ESD瞬变时向所述ESD控制电路输出第一信号，并且所述ESD控制电路使所述预驱动器在所述ESD钳位器件的栅极处输出高阻态，从而浮置所述ESD钳位器件的栅极。

【技术特征摘要】
2015.02.12 US 14/620,3821.一种用于内部电路的ESD保护系统，包括：ESD钳位器件，连接在第一域的第一焊盘与第二焊盘之间；预驱动器，所述预驱动器的输出端连接至所述ESD钳位器件的栅极；ESD控制电路，连接在所述预驱动器与所述内部电路之间；以及瞬变检测单元，连接至所述ESD控制电路，所述瞬变检测单元被配置为从所述第一域的第一焊盘检测ESD瞬变；其中，所述瞬变检测单元在检测到ESD瞬变时向所述ESD控制电路输出第一信号，并且所述ESD控制电路使所述预驱动器在所述ESD钳位器件的栅极处输出高阻态，从而浮置所述ESD钳位器件的栅极。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述瞬变检测单元被布置为与所述第一域的第一焊盘容性耦合。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述ESD钳位器件是MOSFET器件。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述预驱动器连接在第二域的焊盘与接地端之间。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述预驱动器包括第一开关器件和第二开关器件。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述瞬变检测单元包括第一瞬变检测电路和第二瞬变检测电路，其中，所述第一瞬变检测电路连接在所述ESD钳位器件的栅极与第二域的接地端之间，并且所述第二瞬变检测电路连接在所述第二域的焊盘与接地端之间。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述瞬变检测电路的每一个都包括阻性元件和容性元件。8.一种用于内部电路的ESD保护电路，所述内部电路通过连接在第二域中的预驱动器连接至连接在第一域中的ESD钳位器件，所述ESD保护电路包括：瞬变检测单元，所述瞬变...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾仁洲，黄建富，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71