(57)【要約】複数の電圧領域を有する集積回路（ＩＣ）に対するレールに基づく静電放電（ＥＳＤ）保護形態を提案する。各電圧領域に対してクランプトランジスタ（Ｔ１，Ｔ２）を分配した部分は、どの電圧領域に属しているかに関係なく各Ｉ／Ｏセル（ＬＶ＿ＩＯ，ＨＶ＿ＩＯ）内に含まれる。これらクランプトランジスタは、各電圧領域に対する専用の電力トラックを用いて起動される。ＥＳＤトリガ回路（ＴＣ１，ＴＣ２）は、第１及び第２電源電圧を検知し、ＥＳＤイベントを検出した場合には、各電力トラックを通じて、全てのＩ／Ｏセル内の第１及び第２クランプ装置に信号をそれぞれ送信する。本発明によるＥＳＤ保護形態は、ＩＣの基板に回路及びＩ／Ｏセルを配置する際に柔軟性を提供する。その理由は、これらＩ／Ｏセルがどの電圧領域を参照しているか関係ないからである。本発明は、電源に著しい差がある、たとえば、３Ｖと２０ＶであるＩＣに適切である。
2009500840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２電源電圧に接続するのに適合した集積回路であって、
前記第１及び第２電源電圧を検知するように接続され、第１及び第２電力トラックに接続された静電放電トリガ回路と、
前記第１電源電圧に接続された第１入力−出力パッドと、前記第１及び第２電力トラックにそれぞれ接続された第１セットの第１及び第２クランプ装置とを有する第１入力−出力セルと、
前記第２電源電圧に接続された第２入力−出力パッドと、前記第１及び第２電力トラックにそれぞれ接続された第２セットの第１及び第２クランプ装置とを有する第２入力−出力セルとを具える集積回路。
【請求項２】
請求項１記載の集積回路において、前記静電放電トリガ回路が、前記第１及び第２電力トラックを通じて前記第１及び第２クランプ回路を起動するように適合されたことを特徴とする集積回路。
【請求項３】
請求項１記載の集積回路において、前記静電放電トリガ回路が、第１及び第２の予め決定されたしきい値を超える検知した第１及び第２電源電圧の第１及び第２レベルに応じて前記第１及び第２クランプ装置を起動するように適合されたことを特徴とする集積回路。
【請求項４】
請求項１記載の集積回路において、前記第２電源電圧を前記第１電源電圧より大きくし、前記第１及び第２セットの第１及び第２クランプ装置が、第２の予め決定されたしきい値を超える前記第２電源電圧の応じて駆動されることを特徴とする集積回路。
【請求項５】
請求項４記載の集積回路において、前記静電放電トリガ回路が、前記第２の予め決定されたしきい値を超える前記第２電源電圧に応じて前記第１及び第２セットの第１クランプ装置を前記第１電力トラックを通じて起動するように適合されたことを特徴とする集積回路。
【請求項６】
請求項１記載の集積回路において、前記第１及び第２セットの第１クランプ装置が、起動に応じて前記第１電源電圧をグランドに接続するように適合され、前記第１及び第２セットの第２クランプ装置が、起動に応じて前記第２電源電圧を前記第１電源電圧に接続するように適合されたことを特徴とする集積回路。
【請求項７】
請求項１記載の集積回路において、前記静電放電トリガ回路が、トランジスタ対と、二つの抵抗と、二つのコンデンサとを具えることを特徴とする集積回路。
【請求項８】
請求項１記載の集積回路において、前記第１及び第２入力−出力セルが、第１及び第２ダイオードを通じて前記第１及び第２電源電圧にそれぞれ接続した入力−出力パッドをそれぞれ具え、各入力−出力パッドが、第３及び第４ダイオードにそれぞれ接続されたことを特徴とする集積回路。
【請求項９】
請求項１記載の集積回路において、前記第１及び第２入力−出力セルの両方が、前記集積回路の一つの基板に配置されることを特徴とする集積回路。
【請求項１０】
電源電圧のレベルを検知するステップと、
予め決定されたしきい値を超える電源電圧のレベルに応じて電力トラックの起動信号を検知するステップと、
前記起動信号の受信に応じて、複数の入力−出力セルに配置されたクランプ装置を起動するステップとを具える、集積回路を静電放電から保護する方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法において、
前記電源電圧とは異なる第２の電源電圧のレベルを検知するステップと、
第２の予め決定されたしきい値を超える前記第２の電源電圧のレベルに応じて第２の電力トラックの第２の起動信号を検知するステップと、
前記第２の起動信号の受信に応じて、前記複数の入力−出力セルに配置された第２のクランプ装置を起動するステップとを更に具えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路の分野に関し、更に詳しくは、本発明は、複数の電圧領域を有する集積回路内で適用可能である。本発明は、集積回路の静電放電保護の分野に関する。本発明は、複数の電源電圧を有する集積回路の静電放電保護及び集積回路を静電放電から保護する方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
静電放電（ＥＳＤ）は、マイクロエレクトロニクス産業における最も重要なタイプの故障メカニズムの一つである。また、高レベルの集積を目的とした最近の集積回路（ＩＣ）プロセスにおいて、互いに非常に異なる電源電圧で実行する同一基板上に集積された回路が、極めて一般的になっている。そのような場合、ＩＣの入力−出力（Ｉ／Ｏ）側に集積された特別なＥＳＤ保護を開発する必要がある。これは、いわゆるパッドに基づく方法となる。この方法の主な不都合の一つは、開発された保護がシミュレートできない「スナップバック」と呼ばれる形態で動作することである。素子をシミュレートできない結果、新たなプロセスにおけるスナップバック装置の開発時間に数年要することもある。さらに、これらの素子が「寄生」形態で動作することによって、プロセスパラメータ及び製造工程に対して非常に敏感になる。したがって、プロセストランスファーの際に動作を予測するのが困難である。
【０００３】
この問題の代案として、「レールに基づく」他の方法が近年開発された。例えば、C.A. Torres et al. “Modular, Portable and Easily Simulated ESD protection Networks for advanced CMOS technologies” EOS/ESD Symposium 2001参照。レールに基づく方法は、正の電源電圧とグランドとの間に接続された大きなクランプの使用に基づく。この手法の利点は、あらゆる市販のシミュレータによってシミュレートを行うことができることである。その理由は、例えば金属酸化物半導体トランジスタ（ＭＯＳＴ）によって実現したクランプが通常モードで動作するからである。
【０００４】
しかしながら、このような他の方法において、ＩＣにおいて異なる電力領域に分離される傾向にある。例えば、M. Stockinger, J.W. Miller “Advanced ESD rail clamp network design for high voltage CMOS applications”, presentation by Freescale Semiconductor, 2004及びT. J. Maloney, S. Dabral, Intel Corporation, EOS/ESD Symposium 95-1 − 95-12参照。
【０００５】
（互いに非常に異なる）種々の電力領域を有するＩＣに対する要求が増大しているが、「レールに基づく」概念に対して寸法が増大する課題はまだ指摘されていない。その主な理由は、この概念がプロセッサやコントローラのようなデジタルＩＣに対して導入されたからであり、この場合、ＩＣ上のほとんど全ての回路が一つの電源電圧のみで動作する。マイクとコントローラを例えば電力管理ユニットと同一基板上の集積することができる混成信号ＩＣの出現にもかかわらず、「レールに基づく」原理の更に複雑な考察を必要とする。
【０００６】
例えば、電力管理ユニットにおいて、低電圧（３Ｖ）Ｉ／Ｏ及び高電圧（２０Ｖ）Ｉ／Ｏが、基板上で不安定な状態で配置される。「レールに基づく」概念を実現するために、これと同一の概念が３Ｖ領域と２０Ｖ領域の両方で適用されることを確認する必要がある。この実現に伴う問題は、面積効率である。セルを任意に配置すると、分散したクランプの寸法の増大によって補償する必要がある追加の抵抗が電力トラック上に形成される。
【発明の開示】
【０００７】
本発明の目的は、ＥＳＤ保護特性が向上した集積回路（ＩＣ）を提供することである。本発明は、独立項によって規定される。従属項は、好適な実施の形態を規定する。
【０００８】
一実施の形態において、入力−出力（Ｉ／Ｏ）セルの各々は、第１及び第２電源領域（例えば、３Ｖ及び２０Ｖ）に関連したクランプ装置のセットを具える。すなわち、ＩＣのＩ／Ｏセルの全て又は少なくとも大部分は、Ｉ／Ｏセルがどの電源電圧に属しているかに関係なく、ＥＳＤイベントの場合に各電源電圧をクランプするのにそれぞれ適合し始めた第１及び第２クランプ装置が設けられる。ＥＳＤトリガ回路は、これらクランプ装置に接続した専用の第１及び第２電力トラック又はバスと協働して、ＥＳＤイベントが検出された場合にＩＣの全てのＩ／Ｏセルの特定の電源電圧に関連したクランプ装置を起動することができる。したがって、全てのＩ／Ｏセルの全てのクランプ装置を、ＥＳＤイベントのクランピングに寄与するのに用いることができ、例えば、ＥＳＤの問題を有する電源電圧と電気的なグランドとの間を短絡し、その結果、当該電圧領域に接続された感度のよい回路及び素子を保護するよう電流を分流する。
【０００９】
好適には、第１クランプ装置、例えば、トランジスタは、第１電源電圧を処理するように適合され、第２クランプ装置は、第２電源電圧を処理するように適合される。
【００１０】
ＩＣは、複数の電源電圧領域のいずれかに関連した任意の入力−出力（Ｉ／Ｏ）セルをＩＣの基板に任意に配置することができる。ここで結果的に得られる主な利点は、回路及びＩ／Ｏセルを基板上に配置する際の柔軟性があることである。その理由は、どの電圧領域に関連するかは重要でないからである。
【００１１】
さらに、ＩＣは、ハイ電圧領域のＥＳＤイベントを回避するためにロー電圧領域の全ての分散されたクランプを用いることができる。これによって、Ｉ／Ｏセルにおけるこの電圧領域のレールクランプ寸法の要求を緩和する。電源電圧が高くなるに従ってトランジスタの領域効率が小さくなる。その理由は、同一量の電流を生じるために更に多くのトランジスタ領域が要求されるからである。
【００１２】
したがって、本発明によるＩＣによって、混成信号の性質のために配置の柔軟性が必要とされる混成信号ＩＣ製品においてもレールに基づく手法を導入することができる。
【００１３】
さらに、両方のレールクランプをハイ電圧領域のＥＳＤイベントを回避するために用いることができることによって、Ｉ／Ｏセルのこの電圧領域のレールクランプを小さくする。また、Ｉ／Ｏセル間の寄生トラック抵抗のＥＳＤ保護素子の寸法に対する影響が大幅に減少する。その理由は、全てのクランプ装置、例えば、トランジスタが、ＥＳＤストレスがどこに出現したかに関係なく放電パスとして用いられるからである。
【００１４】
好適な実施の形態において、静電放電トリガ回路は、各電力トラックを通じて第１及び第２クランプ装置を起動するよう適合される。したがって、第１及び第２電力トラックは、Ｉ／Ｏセルの各電圧領域のクランプ装置を回避するために用いられる専用のＥＳＤバスとしての役割を果たす。全ての分布したＩ／Ｏセルは、各電圧領域に対して、電圧特有のＥＳＤバスに接続されたクランプ装置を有するので、ＩＣの周辺の全てのＩ／Ｏセルのクランプ装置は、ＥＳＤイベントを修正するのに寄与することができる。したがって、従来のレールクランプ手法と比べて、最適なクランプの幅を著しく減少することができる。
【００１５】
好適には、静電放電トリガ回路が、第１及び第２の予め決定されたしきい値を超える検知した第１及び第２電源電圧の第１及び第２レベルに応じて第１及び第２クランプ装置を起動するように適合される。
【００１６】
第２電源電力が第１電源電力より大きいと仮定すると、好適な実施の形態によれば、第１及び第２セットの第１及び第２クランプ装置は、第２の予め決定されたしきい値を超える第２電源電圧の応じて駆動される。特に、ＥＳＤトリガ回路は、第２の予め決定されたしきい値を超える第２電源電圧に応じて第１及び第２セットの第１クランプ装置を第１電力トラックを通じて起動するように適合される。そのような実施の形態において、損傷の可能性があるＥＳＤ電圧を分流するために、Ｉ／Ｏセルの第１及び第２クランプ装置の両方がＥＳＤイベントに応じて利用され、したがって、多数のクランプ装置が保護プロセスの一部となる。
【００１７】
第１及び第２セットの第１クランプ装置を、第１電源電圧を第１電力トラックを通じて電気的なグランドに接続するように適合することができる。同様に、第１及び第２セットの第２クランプ装置を、第２電源電圧を第２電力トラックを通じて電気的なグランドに接続するように適合することができる。しかしながら、好適な実施の形態において、第２クランプ装置は、第２電源電圧を第１電源電圧に接続するように適合される。これによって、第２電源電圧のＥＳＤイベントの場合の回避に関与するよう第１及び第２クランプ装置、例えば、トランジスタの両方を利用することができる。したがって、第２電源電圧が第１電源電圧より高い場合、第２電源電圧の全電圧範囲を、第１クランプ装置と第２クランプ装置との間で分割することができ、第２電源電圧を処理することができる信号トランジスタを必要としない。これによって、クランプ装置、例えば、トランジスタを、更に小さな寸法で設計することができ、これによって省スペースとなる。
【００１８】
好適には、クランプ回路は、電力トラックに接続されたトランジスタを具え、ＥＳＤトリガ回路は、電源電圧をクランプするとともにＥＳＤイベントの影響を改善するトランジスタをオンにするために、検出されたＥＳＤイベントに応じて信号を電力トラックを通じて送信する。
【００１９】
簡単な実施の形態において、ＥＳＤトリガ回路は、トランジスタ対と、二つの抵抗と、二つのコンデンサとを具える。好適には、トランジスタ対は、ＰＭＳＯＴ及びＮＭＯＳＴを具える。
【００２０】
第１入力−出力セルは、第１ダイオードを通じて第１電源電圧に接続されるとともに第２ダイオードを通じて接地される入力−出力パッドを具えてもよい。ダイオードは、後に詳しく説明するようにＥＳＤ保護の一部の役割を果たす。
【００２１】
第１及び第２入力−出力セルの両方を、集積回路の一つの基板に配置することができる。したがって、説明したようなＥＳＤ保護形態を有するＩＣによって、混成電源を有する複数の回路を有するＩＣを単一の基板に設けることができる。
【００２２】
この第１態様を参照すると、一般に、集積回路の好適な実施の形態は、第１の態様によって規定された複数の入力−出力セルを具える。また、一般に、第１の態様の原理は、３Ｖ又は５Ｖで動作するデジタル回路及び１０Ｖや２０Ｖのような更に高い電源電圧で動作するアナログ回路のような、互いに相違する複数の電源電圧すなわち混成電圧領域に対して適合された集積回路の実施の形態に有利である。
【００２３】
第２の態様によれば、第１及び第２電源に接続されるとともに複数の入力−出力セルを有する集積回路を静電放電から保護する方法であって、第１電源電圧のレベルを検知するステップと、第１の予め決定されたしきい値を超える第１電源電圧のレベルに応じて第１電力トラックの第１起動信号を検知するステップと、第１起動信号の受信に応じて、複数の入力−出力セルの少なくとも十分な数の入力−出力セルに配置されたクランプ装置を起動するステップとを具える方法を提供する。
【００２４】
十分な数の入力−出力セルを、好適には５０％を超えるＩ／Ｏセルとし、更に好適には６０％を超えるＩ／Ｏセルとし、更に好適には７０％を超えるＩ／Ｏセルとし、更に好適には８０％を超えるＩ／Ｏセルとし、最適にはＩ／Ｏセルの全てのような９０％を超えるＩ／Ｏセルとする。
【００２５】
第２の態様による方法は有利である。その理由は、専用の電力トラックと、ＩＣのＩ／Ｏセルの少なくとも大部分に分配されたクランプ装置とを用いることによって、ＥＳＤ保護が行われ、その結果、更に有効なＥＳＤクランプとなるからである。好適な実施の形態の更に詳しい説明及び更なる利点を、第１の態様のＩＣに関連して説明することができる。
【００２６】
第２電源電圧が第１電源電圧より大きいと仮定すると、好適には、方法は、第２電源電圧のレベルを検知するステップと、第２の予め決定されたしきい値を超える第２電源電圧のレベルに応じて第２電力トラックの第２起動信号を検知するステップと、第２起動信号の受信に応じて、複数の入力−出力セルの少なくとも十分な数の入力−出力セルに配置されたクランプ装置を起動するステップとを具える。好適には、第１及び第２クランプ装置の両方は、予め決定されたしきい値を超える第２電源電圧に応じて起動される。これにより、ＥＳＤイベントの場合に第２すなわちハイ電源電圧のクランプに関与するために個別の電力トラックを起動することによって第１及び第２クランプ装置の両方を利用することができる。これは、トランジスタを用いたクランプ装置の実現に対して有利である。
【００２７】
本発明は、本発明による集積回路を具える装置に有効に適用される。装置を、複数の電源電圧に接続された集積回路を具える電子装置、例えば、電力管理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、自動車用の集積回路とすることができる。一般的に、装置を、あらゆる無線及び／又は電池式製品とすることができる。装置を、例えば、オーディオ装置、ビデオ装置、携帯電話、ＭＰ３プレーや又はデジタルカメラとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を、添付図面を参照して説明する。
【００２９】
図１の上側部分は、パッドに基づくＩＣ  Ｐ＿Ｂ及びレールに基づくＩＣ  Ｒ＿Ｂの場合における出力パッドＯＵＴとグランドＧＮＤとの間の従来のＥＳＤクランピングルートを示す。パッドに基づくＩＣ  Ｐ＿Ｂにおいて、出力パッドＯＵＴからグランドＧＮＤへの直接のパスを設けるために、いわゆるスナップバッククランプが用いられる。強固なスナップバッククランプが利用できる場合、このＥＳＤ保護ソリューションは安定している。しかしながら、スナップバッククランプをシミュレートすることができない。
【００３０】
レールに基づくＩＣ  Ｒ＿Ｂにおいて、分散した非スナップバッククランプは、ＥＳＤ保護マルチＩ／Ｏに作用し、したがって、ＶＤＤを通じたＯＵＴからＧＮＤへのクランピングパスは、一般的に長くなる。これをシミュレートすることができるが、この手法により、大きなクランプは、ＩＣにおいて柔軟性のないＩ／Ｏの位置決めを行う。
【００３１】
図１の下側部分は、ＩＣ基板に任意に配置した低電力領域Ｉ／Ｏ  ＬＰ＿ＩＯ（例えば、３Ｖ）及び高電力Ｉ／Ｏ  ＨＰ＿ＩＯ（例えば、２０Ｖ）を有する電力管理ユニットＩＣの平面図の一例を示す。本例においてレールに基づく概念を実現するために、同一概念を両方の電力領域に適用する必要がある。長い供給トラックにより増大した抵抗を、分配されたＥＤＳクランプの寸法を増大することによって補償する必要がある。この問題は、存在する種々の電圧領域の数が増大するに従って大きくなる。
【００３２】
図２は、本発明によるＩＣのＥＳＤ保護に関連する部分の好適な実施の形態を線形的に示す。破線で示す第１及び第２Ｉ／ＯセルＬＶ＿ＩＯ，ＨＶ＿ＩＯはそれぞれ、第１電源電圧Ｖｄｄ１に接続された第１クランプ装置Ｔ１と、第２電源電圧Ｖｄｄ２に接続された第２クランプ装置Ｔ２とを具える。ＥＳＤトリガ回路ＴＣは、第１及び第２電源電圧Ｖｄｄ１，Ｖｄｄ２を検知するよう接続される。ＥＳＤトリガ回路ＴＣは、第１及び第２クランプ装置Ｔ１，Ｔ２に接続された専用の電力トラックＲＣＢ１，ＲＣＢ２に接続され、したがって、ＥＳＤトリガ回路ＴＣは、ＥＤＳトリガ回路ＴＣによって検知されたＥＳＤイベントに応答して、各クランプ装置Ｔ１，Ｔ２を、各電力トラックＲＣＢ１，ＲＣＢ２を通じて起動することができる。図示のためにのみ、第１及び第２クランプ装置Ｔ１，Ｔ２を、図２においてグランド記号とともに示す。グランド記号は、クランプ装置Ｔ１，Ｔ２が起動の際に各電源Ｖｄｄ１，Ｖｄｄ２をグランドに対してクランプできることを示す。後に詳しく説明するように、好適には少なくとも第２クランプ装置Ｔ２を他に接続する。
【００３３】
図２に示す回路によれば、第１電源電圧Ｖｄｄ１のレベルを検知し、第１の予め決定されたしきい値を超える第１電源電圧Ｖｄｄ１のレベルに応じて、第１電力トラックＲＣＢ１の第１起動信号を検知し、複数の入力−出力セルＬＶ＿ＩＯ，ＨＶ＿ＩＯの少なくとも十分な数に配置された第１クランプ装置Ｔ１を、第１電力トラックＲＢＣ１の第１起動信号の受信により起動することによって、ＥＳＤ保護を設けることができる。同様に、第２電源電圧Ｖｄｄ２のレベルを検知し、第２の予め決定されたしきい値を超える第２電源電圧Ｖｄｄ２のレベルに応じて、第２電力トラックＲＣＢ２の第２起動信号を検知し、複数の入力−出力セルＬＶ＿ＩＯ，ＨＶ＿ＩＯの少なくとも十分な数に配置された第２クランプ装置Ｔ２を、第２電力トラックＲＢＣ２の第２起動信号の受信により起動することによって、ＥＳＤ保護を設けることができる。
【００３４】
図３は、各々を破線で示した３個のＩ／Ｏセルを有するＩＣのＥＳＤ保護に関連する回路の好適な実施の形態の更に詳細な図を示す。給電Ｉ／ＯセルＳＵＰＰ＿ＩＯと、パッドＰＡＤ１を有するＩ／ＯセルＬＶ＿ＩＯとは、第１（ロー）電源電圧Ｖｄｄ１に接続され、パッドＰＡＤ２を有するＩ／ＯセルＨＶ＿ＩＯは、第２（ハイ）電源電圧Ｖｄｄ２に接続される。二つのパーツＴＣ１，ＴＣ２のＥＳＤトリガ回路は、給電Ｉ／ＯセルＳＵＰＰ＿ＩＯに配置される。トリガ回路部ＴＣ１，ＴＣ２は、第１及び第２電源電圧Ｖｄｄ１，Ｖｄｄ２をそれぞれ検知するように接続される。さらに、トリガ回路ＴＣ１，ＴＣ２は、第１及び第２電力トラックＲＣＢ１，ＲＣＢ２にそれぞれ接続され、すなわち、ＥＳＤイベントが電源電圧Ｖｄｄ１，Ｖｄｄ２でそれぞれ検出された場合にトリガ回路ＴＣ１，ＴＣ２がＥＳＤ避難警報を送信する各電圧領域Ｖｄｄ１，Ｖｄｄ２に対する専用のＥＳＤバスに接続される。
【００３５】
電力トラックＲＣＢ１，ＲＣＢ２は、Ｉ／ＯセルＳＵＰＰ＿ＩＯ，ＬＶ＿ＩＯ，ＨＶ＿ＩＯの全てに導かれる。Ｉ／ＯセルＳＵＰＰ＿ＩＯ，ＬＶ＿ＩＯ，ＨＶ＿ＩＯの全ては、各電圧領域Ｖｄｄ１，Ｖｄｄ２に対して第１及び第２クランプ装置Ｔ１，Ｔ２内に配置される。クランプ装置Ｔ１，Ｔ２は、好適にはトランジスタによって実現され、更に好適にはＭＯＳトランジスタによって実現される。第１及び第２クランプ装置Ｔ１，Ｔ２は、電力トラックＲＣＢ１，ＲＣＢ２にそれぞれ接続され、したがって、第１及び第２クランプ装置Ｔ１，Ｔ２を独立して起動することができる。
【００３６】
第１及び第２電圧Ｖｄｄ１，Ｖｄｄ２を、非常に異なるようにすることができ、例えば、Ｖｄｄ１＝３Ｖ，Ｖｄｄ２＝２０Ｖとすることができる。その結果、分散したレールクランプＴ１，Ｔ２を、各電力領域に対して適正化する必要がある。したがって、図３において、Ｔ１，Ａ１，Ｂ１をロー電圧（例えば、３Ｖ）成分とし、Ｔ２，Ａ２，Ｂ２をハイ電圧（例えば、２０Ｖ）成分とする。
【００３７】
各Ｉ／ＯセルＳＵＰＰ＿ＩＯ，ＬＶ＿ＩＯ，ＨＶ＿ＩＯは、いずれの電圧領域Ｖｄｄ１，Ｖｄｄ２に属しているかに関係なく同一の保護トランジスタ（この場合、Ｔ１，Ｔ２）を具える。トランジスタＴ１は、ロー電源電圧領域Ｉ／Ｏセル、すなわち、ＬＶ＿ＩＯ又はＳＵＰＰ＿ＩＯに供給されるＥＳＤイベントに対するクランプとして機能し、ＶＤＤ１からグランドＶｓｓへの電流を分路する。トランジスタＴ２は、ハイ電源電圧領域ＩＯセルに供給されるＥＳＤイベントに対するクランプとして機能し、Ｖｄｄ２からＶｄｄ１及びグランドＶｓｓへの電流を分路する。
【００３８】
さらに、本発明の原理は、全てのあり得るストレスの組合せに対する電流経路を補償する。
１）（異なる電圧領域に属する）ＰＡＤ１とＰＡＤ２との間の正の“ＺＡＰ”に対して、電流は、ダイオードＡ１を通じてＶｄｄ１に流れる。ＥＳＤイベントがＶｄｄ１給電トラックに出現すると、電源電圧領域Ｉ／Ｏ  ＳＵＰＰ＿ＩＯに配置されたトリガ回路ＴＣ１は、ＥＳＤイベントを検出し、この電圧領域Ｖｄｄ１の全ての分散したクランプトランジスタＴ１をオンに切り替える。全てのトランジスタＴ１は、並列にオンに切り替わり、電流をグランドＶｓｓに分路する。その後、電流は、グランドＶｓｓ給電トラック及びダイオードＢ２を流れ、ＰＡＤ２に到達する。
２）ＰＡＤ１とＰＡＤ２との間の負の“ＺＡＰ”に対して、電流は、ダイオードＡ２を通じてＶｄｄ２に流れる。ＥＳＤイベントがＶｄｄ２給電トラックに出現すると、電源電圧領域Ｉ／Ｏ  ＳＵＰＰ＿ＩＯに配置されたトリガ回路ＴＣ２は、ＥＳＤイベントを検出し、この電圧領域Ｖｄｄ２の全ての分散したクランプトランジスタＴ２をオンに切り替える。全てのトランジスタＴ２は、並列にオンに切り替わり、電流をグランドＶｓｓに分路する。過渡信号がＶｄｄ１に到達すると、ロー電圧領域Ｖｄｄ１のトリガ回路ＴＣ１がそれを検出し、全てのロー電圧領域Ｖｄｄ１分散型レールクランプトランジスタＴ１を起動し、トランジスタＴ１ｈａ，Ｖｄｄ１からグランドＶｓｓへの電流を分路する。最後に、電流は、グランドＶｓｓ給電トラック及びダイオードＢ１を流れ、ＰＡＤ１に到達する。
【００３９】
図３の回路の利点は、上側のトランジスタのゲートに印加されるＶｄｄ２トラックの電圧がＶｇｓをハイに保持し、トランジスタＴ２がロー電圧トランジスタの場合に「オン」にすることができ、したがって、更に多くの電流を更に小さい大きさで分流できることである。
【００４０】
図４は、図３に示す回路のトリガ回路の部分、すなわち、ＴＣ１又はＴＣ２の好適な実施の形態を示す。トリガ回路は、トランジスタ対Ｔ１１，Ｔ２２、好適には、ＰＭＯＳＴ／ＮＭＯＳＴ対と、二つの抵抗−コンデンサ組Ｒ１１，Ｃ１１，Ｒ１２，Ｃ１２とを具える。ＮＭＯＳＴ  Ｔ１２は、電源電圧ＶｄｄとグランドＶｓｓとの間に接続され、それに対して、ＰＭＯＳＴ  Ｔ１１は、電源電圧Ｖｄｄと抵抗Ｒ１２との間に接続される。
【００４１】
正のＥＳＤイベント中、電源電圧Ｖｄｄは急速に増大する。過渡電流は、トリガ抵抗Ｒ１１に流れ、コンデンサＣ１１を充電する。この過渡電流中、抵抗Ｒ１１の両端間のゲート−ソース電圧（Ｖｇｓ）は、しきい値より上でＰＭＯＳＴ  Ｔ１１を駆動し、電源部をオンにする。ＥＳＤ電流は、ＶｄｄからグランドＶｓｓに流れる。過渡電流の終了時には、トリガコンデンサＣ１１が充電されると、抵抗Ｒ１１を流れる電流がゼロになるので、電圧Ｖｇｓがゼロに降下し、ＰＭＯＳＴ  Ｔ１１は、電源部をオフに切り替える。
【００４２】
ＲＣ部Ｒ１２，Ｃ１２は、高速応答となるように選択される。Ｒ１１及びＣ１１は、ＥＳＤパルスの全持続時間中にＮＭＯＳＴ  Ｔ１２をオンに保持する必要があり、すなわち、ＥＳＤパルスの持続時間より十分大きくなるように時定数を選択する必要がある。一方、トリガ回路は、通常は０．３〜０．５秒の範囲内であるＩＣの通常の始動中に電力部が起動するのを防止する必要がある。０．５〜２秒の時定数が好適であり、０．８〜１．２秒の時定数が更に好適であり、１秒前後の時定数が最適である。したがって、そのような時定数を達成する典型的な成分値は、Ｒ１１＝５００ｋΩ及びＣ１１＝２ｐＦである。
【００４３】
当業者は、トリガ回路のあり得る実現のこれまでの説明から図３の同一のトリガ回路ＴＣ１及びＴＣ２を実現する方法を理解する。
【００４４】
本発明の好適な実施の形態の利点を、ハイ電圧領域とロー電圧領域の両方に対して従来のレールクランピングと比較した以下の表に示す。以下の表において、最適なクランプ幅を、電源とグランドとの間の固定された電気抵抗Ｒに対して示す。
【００４５】
【表１】
2009500840.tif 000003
表からわかるように、ロー電圧領域とハイ電圧領域の両方に対して、最適クランプ幅は、本発明によるＥＳＤ保護形態により大幅に小さくなる。これは、クランプトランジスタの寸法の要求が緩和されることを意味する。
【００４６】
全ての実施の形態を参照すると、簡単のために説明した二つの電圧領域を有する回路を、原理的には縦続することができ、したがって、３，４，５又はそれ以上の異なる電源電圧を有するＩＣに対して用いることができる。これは、当業者によって適切な任意の数の電圧領域に拡張される各Ｉ／Ｏセルのクランプ装置及びトリガ回路に当てはまり、全ての電圧領域に対するクランプ装置をＩ／Ｏセルに含めることができ、好適には、ロー電源電圧に対応する全てのクランプ装置が、ハイ電源電圧のＥＳＤイベントのクランピングに関与することができる。したがって、好適な実施の形態は、異なる三つの電源電圧への接続に適合したＩＣを有する。異なる三つの電源を、デジタルカメラ、ＭＰ３プレーヤー及び携帯電話で通常用いられるように、ＩＣのデジタル回路部の電源、ＩＣのアナログ回路部の電源及び外部充電器によって充電される回路部の電源とすることができる。
【００４７】
好適な実施の形態を、以下のように要約することができる。複数の電圧領域を有する集積回路（ＩＣ）に対するレールに基づく静電放電（ＥＳＤ）保護形態を提案する。各電圧領域に対してクランプトランジスタ（Ｔ１，Ｔ２）を分配した部分は、どの電圧領域に属しているかに関係なく各Ｉ／Ｏセル（ＬＶ＿ＩＯ，ＨＶ＿ＩＯ）内に含まれる。これらクランプトランジスタは、各電圧領域に対する専用の電力トラックを用いて起動される。ＥＳＤトリガ回路（ＴＣ１，ＴＣ２）は、第１及び第２電源電圧を検知し、ＥＳＤイベントを検出した場合には、各電力トラックを通じて、全てのＩ／Ｏセル内の第１及び第２クランプ装置に信号をそれぞれ送信する。好適な実施の形態において、全ての電圧領域に対するクランプ装置がＩ／Ｏセルに含まれ、好適には、ロー電源電圧に対応する全てのクランプ装置が、ハイ電源電圧でのＥＳＤイベントのクランプに関与する。好適には、各Ｉ／Ｏセルは、起動時に第１電源電圧とグランドとの間でクランプを行うのに適合した第１クランプトランジスタ（Ｔ１）を有し、それに対して、第２クランプトランジスタ（Ｔ２）は、起動時に第２のハイ電源電圧と第１電源電圧との間でクランプを行うよう適合される。これら第１及び第２クランプトランジスタが全（ハイ）電源を共有するので、これらの寸法を減少することができる。レールに基づく手法を適用するので、ＥＳＤ保護回路の性質をシミュレートすることができる。本発明によるＥＳＤ保護形態は、ＩＣの基板に回路及びＩ／Ｏセルを配置する際に柔軟性を提供する。その理由は、これらＩ／Ｏセルがどの電圧領域を参照しているか関係ないからである。本発明は、電源に著しい差がある、例えば、３Ｖと２０ＶであるＩＣに適切である。
【００４８】
上記実施の形態は本発明を限定するものではなく、当業者は、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく幾多の変形例を設計することができる。特許請求の範囲において、カッコ内の参照符号は、特許請求の範囲を制限するものと解釈すべきではない。用語「具え」は、請求項に挙げた素子又はステップ以外の素子又はステップの存在を除外するものではない。素子は、複数の素子の存在を除外するものではない。本発明を、複数の個別の素子を具えるハードウェア及び／又は適切にプログラムされたプロセッサによって実現することができる。複数の手段を列挙する装置の請求項において、これら手段のうちの複数の手段を、ハードウェアの同一アイテムによって実施することができる。所定の手段を互いに相違する独立項で挙げたことは、これらの手段の組合せを有利に用いることができないことを表さない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、電力管理ユニットのＩ／Ｏセルの位置の一例とともにパッドに基づくアーキテクチャ及びレールに基づくアーキテクチャを有するＩＣの従来のＥＳＤ保護形態を示す。
【図２】図２は、二つの電源電圧に接続されたＩＣの好適なＥＳＤ保護部を線形的に示す。
【図３】図３は、二つの電源電圧に接続されたＩＣの好適なＥＳＤ保護回路部の電気的な図を示す。
【図４】図４は、ＥＳＤトリガ回路の簡単な好適な実施の形態の電気的な図を示す。
【図１−１】
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【図１−２】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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