具有靜電放電保護功能的晶片的製作方法
2023-04-27 10:42:11
專利名稱：具有靜電放電保護功能的晶片的製作方法
技術領域：
本發明有關於集成電路(IC)設計中的靜電放電(electrostaticdischargejSD) 電路，且特別有關於集成電路的靜電放電(保護)單元的布置(placement)以及焊盤環 (pad ring)分配。
背景技術：
在集成電路設計中，需要提供具有靜電放電保護功能的保護設備以保護電路結構，而電源分切電路/單元為晶片的輸入輸出區域中的靜電放電設備，用於連接輸入輸出區域中兩個不同輸入輸出區塊/電源域從而提供靜電放電保護。因不同設計需要，例如省電(power-down)、多個供電電壓、以及噪聲隔離(noise isolation)，單一晶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致晶片尺寸擴大與成本升高。請參考圖IA ；圖IA是根據背景技術的具有電源切斷功能的電路100的示意圖。 電路100可以布置在晶片的輸入輸出區域，且電路100包含多個輸入輸出區塊(例如第一輸入輸出區塊130、第二輸入輸出區塊140、以及第三輸入輸出區塊150)，並且電路100更包含第一電源分切區塊110與第二電源分切區塊120。這裡每一輸入輸出區塊(輸入輸出區塊130、140、以及150)包含多個輸入輸出單元與對應靜電放電鉗制電路(圖未示)，並且 VDDU VDD2、以及VDD3是分離的電源網絡而VSS1、VSS2、以及VSS3是分離的接地網絡。第一電源分切區塊110切斷耦接於第一輸入輸出區塊130與第二輸入輸出區塊140之間的信號，而第二電源分切區塊120切斷耦接於第二輸入輸出區塊140與第三輸入輸出區塊150 之間的信號。每一輸入輸出區塊可以對應於與其它電源域不同的特定電源域，即，每一輸入輸出區塊的電壓範圍(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)可以與其它區塊的電壓範圍不同。當靜電放電事件發生時，放電電流可以在兩個電源域之間流動，舉例來說，從電源網絡VDDl (對應於第一電源域)到接地網絡VSS2 (對應於第二電源域)，而第一電源分切區塊110作為連接器工作在接地網絡VSSl與VSS2之間以提供靜電放電路徑，從而保護核心電路不被強大的放電電流損害。然而，若晶片的輸入輸出區域中具有多個電源域，則需要的電源切斷設備可能導致晶片尺寸擴大與成本升高，尤其當晶片為焊盤局限型(pad-limited)晶片時。根據對應的設計主題，晶片可以根據核心/焊盤區域被劃分為焊盤局限型晶片與核心局限型 (core-limited)晶片。例如，若晶片的整體尺寸主要取決於核心區域尺寸，則此晶片為「核心局限型」晶片；相反，當晶片的尺寸主要取決於輸入輸出區域時，則此晶片為「焊盤局限型」晶片。在輸入輸出電路中用於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晶片尺寸的不利因素，尤其當焊盤環(輸入輸出區域)為決定晶片尺寸的關鍵因素且焊盤局限型晶片之中具有多個電源域時。請參考圖1B。圖IB是根據背景技術的具有靜電放電保護功能的傳統電路的示意圖，其中電路200描述晶片的一部分，並非整個晶片。如上文所述，傳統電源分切單元被安置在焊盤環(晶片的輸入輸出區域)之上並且
4每一電源分切單元被夾在兩個分別對應於不同電源域的輸入輸出區塊之間。如圖IB所示， 傳統電路200包含核心區域210與輸入輸出區域220，其中輸入輸出區域220包含兩個輸入輸出區塊(例如第一輸入輸出區塊230與第二輸入輸出區塊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塊230與第二輸入輸出區塊240之間。基於實際設計需要，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塊230與第二輸入輸出區塊MO的連接端。對於具有更多電源域的晶片，電路200可以包含更多輸入輸出區塊、更多電源分切單元，因此將增加晶片的尺寸。為達到提供具有優秀靜電放電功能的小尺寸晶片的目的，要求提供一種新的晶片結構，用於為靜電放電保護設備提供位於不同電源域之間的靜電放電路徑，以保護晶片的輸入輸出區塊與其它電路結構，並同時兼顧晶片尺寸的問題。
發明內容
為解決以上技術問題，特提供以下技術方案本發明實施方式提供一種晶片，包含輸入輸出區域與核心區域。輸入輸出區域之中具有操作於第一電源域的第一輸入輸出區塊以及操作於第二電源域的第二輸入輸出區塊，其中第一電源域的電壓範圍與第二電源域的電壓範圍不同。核心區域之中具有執行晶片的至少一功能的至少一電路，核心區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於第一輸入輸出區塊與第二輸入輸出區塊，用於提供第一輸入輸出區塊與第二輸入輸出區塊之間的靜電放電路徑。本發明實施方式另提供一種晶片，包含多個輸入輸出區塊與至少一電源分切單元。輸入輸出區塊包含操作於第一電源域的第一輸入輸出區塊以及操作於第二電源域的第二輸入輸出區塊，其中第一電源域的電壓範圍與第二電源域的電壓範圍不同。電源分切單元通過多個連接器耦接於第一輸入輸出區塊與第二輸入輸出區塊，用於提供第一輸入輸出區塊與第二輸入輸出區塊之間的靜電放電路徑，其中上述至少一電源分切單元並非夾在第一輸入輸出區塊與第二輸入輸出區塊之間。本發明實施方式另提供一種晶片，包含輸入輸出區域與核心區域。輸入輸出區域之中具有操作於同一電源域的第一輸入輸出區塊與第二輸入輸出區塊。核心區域之中具有執行晶片的至少一功能的至少一電路，核心區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於第一輸入輸出區塊與第二輸入輸出區塊，用於提供第一輸入輸出區塊與第二輸入輸出區塊之間的靜電放電路徑。本發明實施方式另提供一種晶片，包含多個輸入輸出區塊與至少一電源分切單元。輸入輸出區塊包含操作於同一電源域的第一輸入輸出區塊與第二輸入輸出區塊。電源分切單元通過多個連接器耦接於第一輸入輸出區塊與第二輸入輸出區塊，用於提供第一輸入輸出區塊與第二輸入輸出區塊之間的靜電放電路徑，其中至少一電源分切單元並非夾在第一輸入輸出區塊與第二輸入輸出區塊之間。以上所述的晶片，通過使電源分切單元位於核心區域中或不夾在輸入輸出區塊之間，可以縮減晶片區域尺寸。
圖IA是根據背景技術的具有電源切斷功能的電路的示意圖。圖IB是根據背景技術的具有靜電放電保護功能的傳統電路的示意圖。圖2是根據本發明實施方式的晶片的俯視圖。圖3是根據本發明第一實施方式的圖2中晶片的部分結構的實施細節的示意圖。圖4是根據本發明第二實施方式的圖2中晶片的部分結構的實施細節的變形的示意圖。圖5是根據本發明第三實施方式的圖2中晶片的部分結構的實施細節的變形的示意圖。圖6是根據本發明第四實施方式的圖2中晶片的部分結構的實施細節的變形的示意圖。圖7是根據本發明第五實施方式的圖2中晶片的部分結構的實施細節的變形的示意圖。圖8是根據本發明實施方式的具有兩個連接節點的電源分切單元的示意圖。圖9是根據本發明實施方式的具有四個連接節點的電源分切單元的示意圖。圖10是根據本發明另一實施方式的具有四個連接節點的電源分切單元的示意圖。
具體實施例方式在說明書及權利要求書當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬技術領域的技術人員應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及權利要求書並不以名稱的差異作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異作為區分的準則。在說明書及權利要求書中所提及的「包含」為開放式的用語，因此，應解釋成「包含但不限定在」。此外，「耦接」一詞在這裡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於第二裝置，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。為解決傳統晶片設計中發生的上述問題，本發明實施方式提供一種在核心區域設置電源分切單元的晶片，用於在晶片的輸入輸出區域的電源域之間提供靜電放電路徑，從而實現一種提供優秀靜電放電保護功能且更具有縮減的晶片尺寸的新型晶片設計。請參考圖2。圖2是根據本發明實施方式的晶片的俯視圖。晶片200包含核心區域210與輸入輸出區域220，以及255代表晶片200中的一部分。如本領域技術人員所知， 輸入輸出區域220代表晶片200的外圍區域，其中的電路(圖未示)傳輸信號到晶片200 的外部或從晶片200的外部接收信號。此外，核心區域210之中具有執行晶片200的至少一功能的至少一電路；核心區域210中的電路(圖未示)不負責從晶片200的外部接收信號，也不負責保持合適的信號質量將信號輸出到外部。核心區域210中的電路從輸入輸出區域220中的電路取得信號，並處理上述信號以執行功能並發送處理後的信號到輸入輸出區域220中的電路。請注意，圖2僅用於說明目的，並非作為本發明的限定。舉例來說，在上述實施方式中，晶片200的部分255典型地為晶片200的右下側；然而，在本發明的變形中，部分255可以位於晶片200的任意部位，例如晶片200的右上側、左上側、左下側。晶片 200的部分255可以包含位於核心區域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連接於輸入輸出區域220中的兩個輸入輸出區塊之間，從而提供晶片200的輸入輸出區域220的輸入輸出區塊之間的靜電放電路徑，對包含位於核心區域210中電源分切單元的晶片的部分255的操作的進一步描述將在下文詳細說明。請結合圖2參考圖3。圖3是根據本發明第一實施方式的圖2中晶片的部分結構的實現細節的示意圖。這裡晶片的部分結構300為晶片200的一部分，而且，部分結構300可以用於代表圖2中晶片的部分255。部分結構300包含核心區域310與輸入輸出區域320。 為實現即使部分結構300所屬的晶片200對應於焊盤局限型設計時也能縮減晶片區域的目的，在操作於不同電源域的不同輸入輸出區塊之間提供靜電放電路徑的電源分切單元350 被設置在核心區域310而並非輸入輸出區域320，從而減少焊盤環的周長(girth)與部分結構300所屬的晶片200的尺寸。如本領域技術人員所知，對應於同一電源域的電路操作於同一操作電壓。具體地，對應於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塊。在圖3中，第一輸入輸出區塊330對應於第一電源域而第二輸入輸出區塊340對應於第二電源域，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範圍與第二電源域的電壓範圍互為獨立，或第一電源域的電源節點與第二電源域的電源節點在晶片內互不短路)，以及通過電源分切單元350為輸入輸出區塊提供靜電放電路徑。然而，通過將電源分切單元350設置在核心區域310中，需要的焊盤環的周長縮減了。因此，尤其當部分結構300所屬的晶片200為焊盤局限型晶片時，晶片尺寸可以被縮減，而若輸入輸出區域 320中具有更多電源域，則晶片區域的縮減將更加顯著。在本實施方式中，晶片200的部分結構300包含第一連接器362與第二連接器364，其中第一連接器362連接於電源分切單元 350與第一輸入輸出區塊330中的第一接地節點335之間，第二連接器364連接於電源分切單元350與第二輸入輸出區塊340中的第二接地節點345之間。然而，如本領域技術人員所知，電源分切單元350可以具有兩個或四個連接節點以連接兩個相鄰輸入輸出區塊的電源節點/接地節點。例如，電源分切單元350包含第一連接節點352，其通過連接器362 耦接於第一輸入輸出區塊330的第一接地節點335，電源分切單元350更包含第二連接節點354，其通過連接器364耦接於第二輸入輸出區塊340的第二接地節點345。然而，上述晶片與電源分切單元的連接方式與電路結構僅用於說明目的，並非作為本發明的限定。舉例來說，根據不同設計需要，第一連接器362與第二連接器364的類型可以不同，例如使用金屬層結構以形成需要的連接器。此外，在不同實施方式中，連接器可以不必限制為連接不同電源域的接地節點，其可以連接不同電源域的電源節點。而且，電源分切單元350可以使連接節點連接兩個不同電源域的電源節點與接地節點，從而提供不同的靜電放電路徑。請注意，在其它實施方式中，晶片200可以具有多個輸入輸出區塊及對應的電源分切單元。這些替代設計遵守本發明的精神且屬於本發明的範圍。下文將描述更多實施方式。請結合圖2參考圖4。圖4是根據本發明第二實施方式的圖2中晶片的部分結構的實施細節的變形的示意圖。部分結構400包含核心區域410與輸入輸出區域420。舉例來說， 晶片的部分結構400可以用於代表圖2中晶片的部分255的實施細節。輸入輸出區域420 包含至少一第一輸入輸出區塊430與第二輸入輸出區塊440。用於提供不同電源域中的電
7路之間的靜電放電保護的電源分切單元450被布置在核心區域410中，其中第一輸入輸出區塊430所屬的第一電源域的電壓範圍與第二輸入輸出區塊440所屬的第二電源域的電壓範圍不同(例如第一電源域的電壓範圍與第二電源域的電壓範圍互為獨立，或第一電源域的電源節點與第二電源域的電源節點在晶片內互不短路)。實際上，部分結構300與部分結構400的主要區別在於，在本實施方式中，電源分切單元450通過第一電源節點435通過第一連接器462與第一連接節點452耦接於第一輸入輸出區塊430，以及電源分切單元450通過第二電源節點445通過第二連接器464與第二連接節點妨4耦接於第二輸入輸出區塊440。因具有位於核心區域中用於提供不同電源域之間的靜電放電路徑的電源分切單元的晶片的所有電路結構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中的接地節點與電源節點的位置僅用於說明目的，並非作為本發明的限定。上述電源節點/接地節點可以位於對應輸入輸出區塊的任意位置；所有具有不同位置且用於通過連接器來連接連接節點的接地節點/電源節點的替代設計都遵從本發明的精神且屬於本發明的範圍。請結合圖2參考圖5與圖6。圖5是根據本發明第三實施方式的圖2中晶片的部分結構的實施細節的變形的示意圖；圖6是根據本發明第四實施方式的圖2中晶片的部分結構的實施細節的變形的示意圖。晶片的部分結構500包含核心區域510與輸入輸出區域 520。舉例來說，部分結構500可以用於代表圖2中晶片的部分255的實施細節。輸入輸出區域520包含至少一第一輸入輸出區塊530與第二輸入輸出區塊M0。用於提供不同電源域中的輸入輸出區塊之間的靜電放電保護的電源分切單元550被設置在核心區域510中， 其中第一輸入輸出區塊530所屬的第一電源域的電壓範圍與第二輸入輸出區塊540所屬的第二電源域的電壓範圍不同(例如第一電源域的電壓範圍與第二電源域的電壓範圍互為獨立，或第一電源域的電源節點與第二電源域的電源節點在晶片內互不短路)。部分結構500與部分結構400的主要區別在於，第一電源節點535相對於第一輸入輸出區塊530的位置，以及第二電源節點545相對於第二輸入輸出區塊MO的位置。而且，分別對應第一電源節點535/第二電源節點545位置的第一連接器462與第二連接器 464的位置不同，同樣，第一連接節點552與第二連接節點5M的位置也不同。在圖6中，晶片的部分結構600包含核心區域610與輸入輸出區域620。舉例來說，部分結構600可以用於代表圖2中晶片的部分255的實施細節。輸入輸出區域620包含至少一第一輸入輸出區塊630與第二輸入輸出區塊640。用於提供不同電源域中的輸入輸出區塊之間的靜電放電保護的電源分切單元650被設置在核心區域610中，其中第一輸入輸出區塊630所屬的第一電源域的電壓範圍與第二輸入輸出區塊540所屬的第二電源域的電壓範圍不同(例如第一電源域的電壓範圍與第二電源域的電壓範圍互為獨立，或第一電源域的電源節點與第二電源域的電源節點在晶片內互不短路)。此外，這裡第一電源節點635相對於第一輸入輸出區塊630的位置，與第二電源節點645相對於第二輸入輸出區塊640的位置，與上文的實施方式不同；而且，分別對應第一電源節點635/第二電源節點645位置的第一連接器462與第二連接器464的位置不同。通過適當地調整第一連接節點652與第二連接節點654的位置以匹配第一電源節點635/第二電源節點645的位置，以保證電源域之間的靜電放電保護功能，連接節點、電源節點、接地節點與連接器的位置可以改變；且所有替代設計遵從本發明的精神且屬於本發明的範圍。因具有位於核心區域中用於提供不同電源域之間的靜電放電路徑的電源分切單元的晶片的所有電路結構與操作已在上文清楚描述，為簡潔起見在此不再贅述。而且，其它實施方式中，使用接地節點以通過連接節點與連接器連接到電源分切單元的晶片可以根據不同設計需要調整接地節點/連接器的位置；因閱讀上述實施方式後可以很容易地理解替代設計，為簡潔起見在此不再贅述。請參考圖7。圖7是根據本發明第五實施方式的圖2中晶片的部分結構的實施細節的變形的示意圖。晶片的部分結構700包含核心區域710與輸入輸出區域720。輸入輸出區域720具有操作於第一電源域的第一輸入輸出區塊730與操作於第二電源域的第二輸入輸出區塊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範圍與第二電源域的電壓範圍互為獨立，或第一電源域的電源節點與第二電源域的電源節點在晶片內互不短路)。電源分切單元750具有四個連接節點752、754、756、以及758，其中連接器462 連接到第一電源節點738、連接器464連接到第二電源節點748，以及連接器362連接到第一接地節點735、連接器364連接到第二接地節點745。部分結構700與部分結構300、部分結構400的實施細節的主要區別在於，電源分切單元750具有通過四個連接節點752、754、 756、以及758建立的不同的靜電放電路徑。舉例來說，當靜電放電事件從第一輸入輸出區塊730的第一電源節點738發生到第二輸入輸出區塊740時，靜電放電電流可以選性地通過從第一輸入輸出區塊730的第一電源節點738通過第一電源節點738、連接器462、第一連接節點752、第四連接節點758、連接器464以及第二電源節點748到第二輸入輸出區塊 740的第二電源節點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塊730的第一電源節點738通過第一電源節點738、連接器462、第一連接節點752、 第三連接節點756、連接器364以及第二接地節點745流動到第二輸入輸出區塊740的第二接地節點745的靜電放電路徑。而且，當靜電放電事件需要從第二輸入輸出區塊740到第一輸入輸出區塊730的路徑時，靜電放電電流可以選性地從對應於第二輸入輸出區塊740 的第二電源域的第二電源節點748流動到對應於第一輸入輸出區塊730的第一電源域的第一電源節點738，或者，靜電放電電流可以選性地從對應於第二輸入輸出區塊740的第二電源域的第二電源節點748流動到對應於第一輸入輸出區塊730的第一電源域的第一接地節 ；735ο另外，具有圖7中所示的實施細節的晶片也可以提供通過第一輸入輸出區塊730 的第一接地節點735通過第一接地節點735、連接器362、第二連接節點754、第三連接節點 756、連接器364、以及第二接地節點745到第二輸入輸出區塊740的第二接地節點745的靜電放電路徑。因在閱讀上文後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組件，為簡潔起見在此不再贅述。電源域與對應電源分切單元的數量可以不同。舉例來說，當晶片的部分結構包含三個輸入輸出區塊(第一輸入輸出區塊、第二輸入輸出區塊以及第三輸入輸出區塊)且每個屬於不同電源域時，可能有兩個位於核心區域中用於提供靜電放電保護的電源分切單元 (第一電源分切單元以及第二電源分切單元)。其中位於核心區域中的第一電源分切單元可以用於提供第一輸入輸出區塊與第二輸入輸出區塊之間的靜電放電路徑，而位於核心區域中的第二電源分切單元可以用於提供第二輸入輸出區塊與第三輸入輸出區塊之間的靜電放電路徑。簡單來說，本發明提供具有多個輸入輸出區塊以及對應電源分切單元的晶片，
9其中上述輸入輸出區塊屬於不同電源域，上述電源分切單元位於核心區域中用於提供不同電源域之間的靜電放電保護。所有替代設計都遵從本發明的精神且屬於本發明的範圍。為確保靜電放電保護的穩健性(robustness)，本發明的每一連接器的總寬度優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置為不小於人體模型(human body model, HBM)的500伏特，則每一連接器的總寬度可以不小於50微米。而且，當本發明的晶片被設置以進一步對應於不小於機器模型(machine model)的50伏特時，每一連接器的總寬度可以不小於5微米；當本發明的晶片被設置以進一步對應於不小於充電設備模型的50伏特時，每一連接器的總寬度可以不小於5微米。此外，連接器的電阻可以保持為小於閾值電阻。即，在一些實施方式中，對應於圖3 中的第一連接節點352、第一連接器362、以及第一接地節點355的電阻值可以設置為小於 5歐姆；在一些特定範例中，因不同設計需要上述對應電阻可以進一步設置為小於1歐姆。連接器的結構/類型並非作為本發明的限定。以晶片200的部分結構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，若根據優選的靜電放電耐受等級需要的總寬度不小於5微米，則取決於設計需要，連接器可以由分別位於 (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於2. 5微米；或者連接器可以由分別位於四個金屬層的四條金屬線形成，且每條金屬線的寬度不小於1.25微米。或者，根據不同設計需要，連接器可以由位於同一金屬層的多條金屬線形成。舉例來說， 若根據優選的靜電放電耐受等級需要的總寬度不小於5微米，則連接器可以由位於同一金屬層的兩條金屬線形成，且每條金屬線的寬度不小於2. 5微米。此外，在本發明的一些實施方式中，晶片的連接器可不限於金屬層連接而可以為其它連接方式。通過些微調整製造工藝，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。所有替代設計都遵從本發明的精神且屬於本發明的範圍。請參考圖8。圖8是根據本發明實施方式的具有兩個連接節點的電源分切單元的示意圖。在本實施方式中，電源分切單元800具有第一二極體810、第二二極體820、第一連接節點830以及第二連接節點840。根據設計需要，第一連接節點830與第二連接節點840 可以被連接到兩個不同電源域的電源節點或兩個不同電源域的接地節點。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以及節點 850與860實施，其中節點850與860對應於輸入輸出區塊中的電源節點或接地節點。舉例來說，在對應於圖3的情況下，第一連接節點830對應於圖3中的第一連接節點352，第二連接節點840對應於圖3中的第二連接節點354，節點850對應於圖3中的第一接地節點335 以及節點860對應於圖3中的第二接地節點345。或者，在對應於圖4的情況下，第一連接節點830對應於圖4中的第一連接節點452，第二連接節點840對應於圖4中的第二連接節點454，節點850對應於圖4中的第一電源節點435以及節點860對應於圖4中的第二電源節點445。然而，電源分切單元800的示例結構僅用於說明目的，並非作為本發明的限定； 即，位於核心區域中或不夾在輸入輸出區域中輸入輸出區塊之間，且用於耦接兩個不同電源域以提供靜電放電保護需要的靜電放電路徑的所有電源分切單元的替代設計，都遵從本發明的精神且屬於本發明的範圍。
請參考圖9。圖9是根據本發明實施方式的具有四個連接節點的電源分切單元的示意圖。電源分切單元900具有第一二極體910、第二二極體920、用於連接第一電源節點 991到第二電源節點992的第一連接節點930以及第二連接節點940，其中第一電源節點 991屬於第一電源域，第二電源節點992屬於第二電源域，且第一電源域與第二電源域不同 (例如第一電源域的電壓範圍與第二電源域的電壓範圍互為獨立，或第一電源域的電源節點與第二電源域的電源節點在晶片內互不短路)。此外，電源分切單元900可以包含第三二極體950、第四二極體960、第三連接節點970以及第四連接節點980。連接節點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點(第一接地節點993與第二接地節點 994)。請參考圖10。圖10是根據本發明另一實施方式的具有四個連接節點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，以及用於連接兩個不同電源域的電源節點與接地節點的四個連接節點1050、1060、1070、以及1080。請注意上文所述的電源分切單元的電路結構並非作為本發明的限定，且所有在兩個電源域中用於連接電路並提供靜電放電路徑的電源分切單元的替代設計，都遵從本發明的精神且屬於本發明的範圍。因在閱讀上文後可以很容易地理解電源分切單元900與1000的具體操作細節，為簡潔起見在此不再贅述。雖然上述實施方式中所示的第一輸入輸出區塊與第二輸入輸出區塊屬於不同電源域，但其也可以操作於同一電源域。舉例來說，兩個輸入輸出區塊可以耦接於不同接地而耦接於同一電源電源，從而操作於同一電源域。即使當上述輸入輸出區塊操作於同一電源域時，也可以布置電源分切單元以提供輸入輸出區塊之間的靜電放電路徑。無論輸入輸出區塊屬於哪個電源域，提供輸入輸出區塊之間的靜電放電路徑且位於核心區域中或不夾在輸入輸出區塊之間的電源分切單元，都遵從本發明的精神且屬於本發明的範圍。綜上所述，本發明的實施方式提供的每一晶片都具有縮減的區域但並未犧牲靜電放電保護設備。即，提出了一種新的靜電放電保護設備的布置概念，以使電源分切單元位於核心區域中或不夾在輸入輸出區域中的輸入輸出區塊之間。通過採用本發明的概念重新布置電源分切單元，晶片區域可以極大地縮減，尤其當晶片為焊盤局限型設計時。為了防止靜電放電免疫等級(immunity level)的退化(degrading)，輸入輸出區塊與電源分切單元之間的每一連接器的總寬度優選為保持在一個預期值。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計的晶片在晶片區域可以具有2. 97%的區域縮減、在核心區域可以具有4. 45%的區域縮減。簡單來說，需要的電源分切單元越多，就能實現越大程度的區域縮減。雖然本發明已以較佳實施方式揭露如上，然其並非用於限定本發明，任何所屬技術領域中的技術人員，在不脫離本發明的範圍內，可以做一些改動，因此本發明的保護範圍應以權利要求所界定的範圍為準。
1權利要求
1.一種具有靜電放電保護功能的晶片，包含輸入輸出區域，該輸入輸出區域之中具有操作於第一電源域的第一輸入輸出區塊以及操作於第二電源域的第二輸入輸出區塊，其中該第一電源域的電壓範圍與該第二電源域的電壓範圍不同；以及核心區域，該核心區域之中具有執行該晶片的至少一功能的至少一電路，該核心區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於該第一輸入輸出區塊與該第二輸入輸出區塊，用於提供該第一輸入輸出區塊與該第二輸入輸出區塊之間的靜電放電路徑。
2.如權利要求1所述的具有靜電放電保護功能的晶片，其特徵在於，該多個連接器包含分別將該電源分切單元連接於該第一輸入輸出區塊的第一電源節點與該第二輸入輸出區塊的第二電源節點之間的多個連接器。
3.如權利要求1所述的具有靜電放電保護功能的晶片，其特徵在於，該多個連接器包含分別將該電源分切單元連接於該第一輸入輸出區塊的第一接地節點與該第二輸入輸出區塊的第二接地節點之間的多個連接器。
4.如權利要求1所述的具有靜電放電保護功能的晶片，其特徵在於，該多個連接器包含分別將該電源分切單元連接於該第一輸入輸出區塊的第一電源節點與該第二輸入輸出區塊的第一接地節點之間的多個連接器。
5.如權利要求1所述的具有靜電放電保護功能的晶片，其特徵在於，該多個連接器中的每一個的總寬度對應於特定靜電放電耐受等級。
6.如權利要求5所述的具有靜電放電保護功能的晶片，其特徵在於，當該特定靜電放電耐受等級不低於50伏特時，該多個連接器中的每一個的總寬度不小於5微米。
7.如權利要求5所述的具有靜電放電保護功能的晶片，其特徵在於，該多個連接器中的至少一個僅處於單金屬層之上，或該多個連接器中的至少一個處於多個金屬層之上。
8.如權利要求5所述的具有靜電放電保護功能的晶片，其特徵在於，該多個連接器中的至少一個為焊線。
9.如權利要求1所述的具有靜電放電保護功能的晶片，其特徵在於，該晶片為焊盤局限型。
10.如權利要求1所述的具有靜電放電保護功能的晶片，其特徵在於，該多個連接器包含連接於該電源分切單元的第一連接節點與該第一輸入輸出區塊及該第二輸入輸出區塊中的一個的第二連接節點之間的連接器，以及該連接器的電阻小於5歐姆。
11.一種具有靜電放電保護功能的晶片，包含多個輸入輸出區塊，包含操作於第一電源域的第一輸入輸出區塊以及操作於第二電源域的第二輸入輸出區塊，其中該第一電源域的電壓範圍與該第二電源域的電壓範圍不同； 以及至少一電源分切單元，通過多個連接器耦接於該第一輸入輸出區塊與該第二輸入輸出區塊，用於提供該第一輸入輸出區塊與該第二輸入輸出區塊之間的靜電放電路徑，其中該至少一電源分切單元並非夾在該第一輸入輸出區塊與該第二輸入輸出區塊之間。
12.如權利要求11所述的具有靜電放電保護功能的晶片，其特徵在於，該多個連接器包含分別將該電源分切單元連接於該第一輸入輸出區塊的第一電源節點與該第二輸入輸出區塊的第二電源節點之間的多個連接器。
13.如權利要求11所述的具有靜電放電保護功能的晶片，其特徵在於，該多個連接器包含分別將該電源分切單元連接於該第一輸入輸出區塊的第一接地節點與該第二輸入輸出區塊的第二接地節點之間的多個連接器。
14.如權利要求11所述的具有靜電放電保護功能的晶片，其特徵在於，該多個連接器包含分別將該電源分切單元連接於該第一輸入輸出區塊的第一電源節點與該第二輸入輸出區塊的第一接地節點之間的多個連接器。
15.如權利要求11所述的具有靜電放電保護功能的晶片，其特徵在於，該多個連接器中的每一個的總寬度對應於特定靜電放電耐受等級。
16.如權利要求15所述的具有靜電放電保護功能的晶片，其特徵在於，當該特定靜電放電耐受等級不低於50伏特時，該多個連接器中的每一個的總寬度不小於5微米。
17.如權利要求15所述的具有靜電放電保護功能的晶片，其特徵在於，該多個連接器中的至少一個僅處於單金屬層之上，或該多個連接器中的至少一個處於多個金屬層之上。
18.如權利要求15所述的具有靜電放電保護功能的晶片，其特徵在於，該多個連接器中的至少一個為焊線。
19.如權利要求11所述的具有靜電放電保護功能的晶片，其特徵在於，該晶片為焊盤局限型。
20.如權利要求11所述的具有靜電放電保護功能的晶片，其特徵在於，該多個連接器包含連接於該電源分切單元的第一連接節點與該第一輸入輸出區塊及該第二輸入輸出區塊中的一個的第二連接節點之間的連接器，以及該連接器的電阻小於5歐姆。
21.一種具有靜電放電保護功能的晶片，包含輸入輸出區域，該輸入輸出區域之中具有操作於同一電源域的第一輸入輸出區塊與第二輸入輸出區塊；以及核心區域，該核心區域之中具有執行該晶片的至少一功能的至少一電路，該核心區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於該第一輸入輸出區塊與該第二輸入輸出區塊，用於提供該第一輸入輸出區塊與該第二輸入輸出區塊之間的靜電放電路徑。
22.—種具有靜電放電保護功能的晶片，包含多個輸入輸出區塊，包含操作於同一電源域的第一輸入輸出區塊與第二輸入輸出區塊；以及至少一電源分切單元，通過多個連接器耦接於該第一輸入輸出區塊與該第二輸入輸出區塊，用於提供該第一輸入輸出區塊與該第二輸入輸出區塊之間的靜電放電路徑，其中該至少一電源分切單元並非夾在該第一輸入輸出區塊與該第二輸入輸出區塊之間。
全文摘要
一種具有靜電放電保護功能的晶片，包含輸入輸出區域與核心區域。輸入輸出區域之中具有操作於第一電源域的第一輸入輸出區塊以及操作於第二電源域的第二輸入輸出區塊。核心區域之中具有執行晶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於第一輸入輸出區塊與第二輸入輸出區塊，用於提供第一輸入輸出區塊與第二輸入輸出區塊之間的靜電放電路徑。本發明的晶片，通過使電源分切單元位於核心區域中或不夾在輸入輸出區塊之間，可縮減晶片區域尺寸。
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 優先權日2010年4月1日
發明者黃柏獅, 黃福助 申請人:聯發科技股份有限公司