I/O器件、用于向I/O器件提供ESD保护的方法和针对I/O器件的ESD保护器件

技术领域

本发明实施例通常涉及电子硬件和用于操作电子硬件的方法，更 具体地，涉及静电放电(ESD)保护器件、集成电路(IC)器件和用 于向IC器件提供ESD保护的方法。

背景技术

可以将ESD保护电路集成在IC芯片上以便提供到地的低阻抗通 道，从而防止损坏IC芯片。例如，ESD保护电路可以用于通过将来 自电源域(supplydomain)的ESD电流分流到接地域，来防止IC芯 片的电源域在ESD冲击(strike)期间过热。

通常，针对输入/输出(I/O)器件存在两种类型的ESD保护方案。 一种ESD保护方案涉及将分流ESD保护器件与I/O器件并联，另一 ESD保护方案涉及将ESD保护器件与I/O器件集成在一起。向I/O器 件提供并联分流ESD保护可以提供良好的ESD保护。然而，由于ESD 保护器件通常需要较大尺寸来满足ESD规范，因此具有并联分流ESD 保护的I/O器件通常具有相对较大的电路占用空间(footprint)。关于 占用空间尺寸，ESD自保护的I/O器件可以是更有效的。然而，对于 具有并联分流ESD保护的I/O器件以及ESD自保护的I/O器件二者， 由于I/O器件在ESD事件期间的未知状态，因此可能出现经过I/O器 件的不希望的电流路径。因此，需要一种针对I/O器件的ESD保护器 件，该ESD保护器件有效地使用电路基板面(realestate)同时防止由 于I/O器件的未知状态而引起的经过I/O器件的不希望的电流路径。

发明内容

描述了用于向输入/输出(I/O)器件提供静电放电(ESD)保护 的方法、针对I/O器件的ESD保护器件和I/O器件的实施例。在一个 实施例中，用于向I/O器件提供ESD保护的方法涉及：在ESD事件 期间，激活开关器件以便断开I/O器件；以及在不存在ESD事件的情 况下，去激活(deactivating)开关器件以便接通I/O器件。相较于其 它ESD保护方案，激活和去激活开关器件以便接通和断开I/O器件允 许I/O器件在不存在ESD事件的情况下正常操作并在ESD事件期间 关闭，以便防止ESD损坏。还描述了其它实施例。

在一个实施例中，用于向I/O器件提供ESD保护的方法涉及：在 ESD事件期间激活开关器件以便断开I/O器件，以及在不存在ESD事 件的情况下去激活开关器件以便接通I/O器件。

在一个实施例中，针对I/O器件的ESD保护器件包括：ESD元件， 被配置为在ESD事件期间传导ESD电流；以及开关器件，被配置为 在ESD事件期间被激活以便断开I/O器件，并在不存在ESD事件的 情况下被去激活以便接通I/O器件。

在一个实施例中，I/O器件包括：与I/O端子相连的n沟道MOSFET (NMOS)I/O驱动电路；ESD元件，被配置为在ESD事件期间将ESD 电流传导离开NMOSI/O驱动器；以及开关器件，被配置为在ESD事 件期间被激活以便断开NMOSI/O驱动电路，并在不存在ESD事件的 情况下被去激活以便接通NMOSI/O驱动电路。

根据结合附图的以下详细描述，将清楚本发明实施例的其它方面 和优点，其中附图是以本发明的原理为例描绘的。

附图说明

图1是根据本发明实施例的IC器件的示意框图。

图2示出了图1所示的IC器件的实施例，其中该实施例使用触 发器件来控制开关器件。

图3示出了根据本发明实施例的包括图2所示的IC器件的IC芯 片。

图4示出了图1所示的IC器件的另一实施例，其中该实施例使 用触发器件来控制开关器件。

图5示出了根据本发明实施例的包括图4所示的IC器件的IC芯 片。

图6示出了图1示所述的IC器件的另一实施例，其中该实施例 使用触发器件来控制开关器件。

图7示出了图1所示的IC器件的实施例，其中该实施例使用ESD 电力钳(powerclamp)来控制开关器件。

图8示出了图7所示的IC器件的实施例。

图9示出了根据本发明实施例的包括图8所示的IC器件的IC芯 片。

图10示出了图7所示的IC器件的实施例，其中该实施例针对 NMOS驱动电路使用硅化物组块(silicideblocking)。

图11示出了图7所示的IC器件的实施例，其中该实施例使用两 个并联有源ESD电力钳。

图12是根据本发明实施例用于向输入/输出(I/O)器件提供ESD 保护的方法的处理流程图。

贯穿本描述，可以将相似的附图标记用于表示相似的元件。

具体实施方式

将容易理解，可以在多种多样的不同配置中排列和设计这里所概 述的和在附图中示出的实施例的组件。因此，在附图中所示的多种实 施例的以下详细描述不是为了限制本公开的范围，而仅代表多种实施 例。尽管在附图中呈现了实施例的多个方面，但是除非明确说明，否 则附图不必是按比例绘制的。

所述实施例应在各方面理解为仅是说明性的，而不是限制性的。 因此，本发明的范围是由所附权利要求表示的，而不是通过这些详细 描述表示的。在权利要求的等价物的意义和范围内的所有改变都应包 含在权利要求的范围内。

贯穿本说明书对特征、优点或相似语言的引述并不表示可以通过 本发明实现的所有特征和优点应该在或在任何单个实施例中。相反地， 提及特征和优点的语言应理解为意味着结合实施例所述的特定特征、 优点或特点包括在至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书对特征和 优点的描述及相似的语言可以但不一定指代相同的实施例。

此外，在一个或多个实施例中可以以任何合适的方式对本发明的 所述特征、优点及特点进行组合。本领域技术人员将理解，根据文中 的描述，可以在不具有特定实施例的一个或多个具体特征或优点的情 况下来实施本发明。在其它情况下，在可能没有出现在本发明的所有 实施例中的特定实施例中，可以识别附加特征和优点。

贯穿本说明书对“一个实施例”、“一种实施例”或相似语言的引 述意味着结合所表明的实施例所述的特定特征、结构、或特点包括在 至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书的短语“在一个实施例中”、 “在一种实施例中”及相似语言可以但不一定均指代相同的实施例。

图1是根据本发明实施例的IC器件100的示意框图。在图1所 示的实施例中，IC器件包括输入/输出(I/O)器件102和用于在ESD 事件期间保护I/O器件的ESD保护器件104，其中ESD事件可以是 ESD测试或实际ESD冲击。IC器件可以用于多种应用，例如汽车应 用、通信应用、工业应用、医疗应用、计算机应用和/或消费者或家电 应用。IC器件可以实现在衬底中，例如半导体晶片。在实施例中，IC 器件被封装到半导体IC芯片中。

I/O器件102是在发生ESD事件的情况下由ESD保护电路104 保护的器件。I/O器件通常包括容易受到ESD冲击的一个或多个电路 组件。在一些实施例中，I/O器件包括I/O驱动电路。I/O器件与具有 不同电压的不同电压轨线相连。在图1所示的实施例中，I/O器件与 具有电压“V_DD”的高电源电压轨线106以及具有电压“V_SS”的低电 源电压轨线108相连，其中电压“V_SS”低于电压“V_DD”。在一些实 施例中，低电源电压轨线接地，并且电压“V_SS”是0伏(V)。I/O器 件与I/O端子110相连，I/O端子110用于接收输入信号并发送输出信 号。

ESD保护器件104在ESD事件期间保护I/O器件102。在图1所 示的实施例中，ESD保护器件包括：ESD电力钳112；开关器件114； 可选的针对开关器件的触发器件116；以及可选的ESD器件126，该 可选的ESD器件126连接在I/O器件102/I/O端子110和低电源电压 轨线108之间。ESD器件126用于向I/O器件/I/O端子提供ESD保护。 尽管图1将ESD保护器件示出为包括ESD电力钳和开关器件，但是 在其它实施例中，ESD保护器件可以包括一个或多个附加电路元件。 例如，ESD保护器件可以包括一个或多个附加ESD元件。在一些实 施例中，ESD保护器件不包括ESD器件126。

ESD电力钳112和可选的ESD器件126形成ESD元件，该ESD 元件用于通过在ESD事件期间传导ESD电流来保护I/O器件102。在 一些实施例中，ESD元件包括用于ESD保护的一个或更多个附加二 极管。ESD电力钳与I/O器件并联在两个电压轨线之间。在图1所示 的实施例中，ESD电力钳连接到具有电压“V_DD”的高电源电压轨线 106和具有电压“V_SS”的低电源电压轨线108。ESD电力钳可以是有 源ESD电力钳或无源ESD电力钳。在实施例中，ESD电力钳通过将 来自电源电压轨线106的ESD电流分流到低电源电压轨线108(例如， 地)，来防止I/O器件在ESD事件期间发生过压。

开关器件114被配置为在ESD事件期间被激活以便断开I/O器件 102，并在不存在ESD事件的情况下被去激活以便接通该I/O器件。 在实施例中，当激活开关器件时，开关器件传导电流(即，在接通位 置)，当去激活开关器件时，开关器件不传导电流(即，在断开位置)。 在一些实施例中，开关器件被配置为对在I/O器件的栅极端子处施加 电压进行控制。在实施例中，开关器件在ESD事件的情况下使零电压 电势被施加到I/O器件的栅极端子，使得在ESD事件期间断开I/O器 件。在实施例中，当开关器件在ESD事件期间断开I/O器件时，I/O 器件在ESD事件期间不传导电流(具体地，ESD电流)，并不具有未 知状态。因此，可以防止由于I/O器件的未知状态而引起经过I/O器 件的不希望的电流路径。在实施例中，开关器件在不存在ESD事件的 情况下使非零电压电势被施加到I/O器件的栅极端子，使得在不存在 ESD事件的情况下接通I/O器件。在实施例中，当开关器件在不存在 ESD事件的情况下接通I/O器件时，I/O器件在不存在ESD事件的情 况下传导电流并正常工作。因此，开关器件不干扰I/O器件的正常操 作。I/O器件可以是完全接通/断开的，或部分接通/断开的。在一些实 施例中，在ESD事件期间断开I/O器件的组件，使得该组件在ESD 事件期间不传导电流(具体地，ESD电流)，而在不存在ESD事件的 情况下接通I/O器件的组件，使得该组件在不存在ESD事件的情况下 传导电流并正常操作。在实施例中，I/O器件包括诸如NMOS晶体管 等的NMOS器件，并且开关器件被配置为在ESD事件期间和在不存 在ESD事件的情况下，对在NMOS器件的栅极端子处施加电压进行 控制。例如，开关器件被配置为在ESD事件期间将NMOS器件的栅 极端子接地，并在不存在ESD事件的情况下将NMOS器件与地断开。

在一些实施例中，由ESD电力钳112来开关该开关器件114。在 实施例中，ESD电力钳被配置为通过在ESD事件期间传导ESD电流 (例如，到低电源电压轨线108)来产生ESD触发信号，并且开关器 件被配置为响应于该ESD触发信号而被激活。在一些实施例中，由可 选的触发器件116来开关该开关器件。在实施例中，触发器件被配置 为在ESD事件期间产生ESD触发信号，并且开关器件被配置为响应 于该ESD触发信号而被激活。开关器件可以被配置为对在I/O器件处 施加电压进行控制。

通常使用多个电路元件来实现I/O驱动电路的控制器件。例如， I/O驱动电路的控制器件包括电阻器和二极管串的组合或电容器、电 阻器和晶体管的组合。在控制器件中使用的电路元件的数目受到I/O 驱动电路的操作电压的影响。此外，I/O驱动电路的控制器件通常对 I/O驱动功能具有负面影响。例如，电容性负载可以对I/O驱动电路的 速度/功能具有负面影响。此外，由于对I/O单元功能的干扰，因此难 以在实际I/O芯片设计中实现控制器件。此外，I/O驱动电路的控制器 件通常在I/O单元中需要较大电路区域，这对于一些应用可能不可行。

相较于I/O驱动电路的其它控制器件，图1所示的开关器件114 可以实现为单个晶体管。此外，在不存在ESD事件的情况下，去激活 开关器件以便接通I/O器件102。因此，开关器件不影响I/O器件的正 常操作。此外，可以在较小的电路区域中实现开关器件。

可选的触发器件116可以用于在ESD事件期间产生ESD触发信 号，以便激活开关器件114。在一些实施例中，触发器件与高电源电 压轨线106和低电源电压轨线108相连，使得触发器件与I/O器件并 联。在一些实施例中，触发器件连接到与I/O器件102相连的单独电 压轨线。

图2至图6示出了图1所示的IC器件100的一些实施例，其中 所述实施例使用触发器件116来控制开关器件114。使用触发器件而 不是ESD电力钳112来控制开关器件允许IC器件使用非有源ESD电 力钳。诸如电阻器电容器(RC)触发的ESD电力钳等的有源ESD电 力钳可以造成噪声引起的假触发，并且具有相对较大的占用空间。图 2、图4和图6分别所示的IC器件200、IC器件400、IC器件600是 图1所示的IC器件100的一些可能实现。然而，可以将图1所示的 IC器件100实现为与图2至图6所示的IC器件不同，本发明不限于 图2至图6所示的IC器件的特定实现。

图2示出了图1所示的IC器件100的第一实施例，其中该实施 例使用触发器件116来控制开关器件114。在图2所示的实施例中， IC器件200包括I/O器件202和用于在ESD事件期间保护I/O器件的 ESD保护器件204。相较于其它ESD保护器件，ESD保护器件204 减小了I/O器件202的NMOS驱动电路224的假触发的可能性，并且 允许使用弹回(snapback)ESD钳212。

IC器件200的I/O器件202包括预驱动电路220、PMOS驱动电 路222、NMOS驱动电路224、二极管“Dp”和升压专用二极管“Db”。 在图2所示的实施例中，I/O器件连接到高电源电压轨线206、低电源 电压轨线208和I/O端子210。高电源电压轨线206连接到具有电压 “V_DD”的电压管脚260，而低电源电压轨线208连接到具有电压“V_SS” 的电压管脚270。二极管“Dp”用于增强I/O端子210和电压管脚260 之间的ESD电流传导。在ESD事件期间，如果不存在专用二极管“Dp”， 则ESD电流流过PMOS驱动电路的寄生二极管。尽管图2将二极管 “Dp”和“Db”示出为I/O器件的一部分，但是在其它实施例中，二 极管“Dp”和“Db”是ESD保护器件204的一部分。

IC器件200的ESD保护器件204包括ESD电力钳212、实现为 栅极关断晶体管的开关器件214、针对该栅极关断晶体管的触发器件 216、以及ESD器件226。在一些实施例中，开关器件被实现为反相 器链。栅极关断晶体管(其可以位于I/O器件202的每个I/O单元内 或由多个I/O单元共享)被配置为在ESD事件期间被激活以便断开I/O 器件，并在不存在ESD事件的情况下被去激活以便接通I/O器件。ESD 器件226用于通过创建另一ESD传导路径来增强ESD性能。

栅极关断晶体管214和触发器件216形成栅极关断开关单元250。 在图2所示的实施例中，ESD电力钳包括晶体管228和电阻器230。触 发器件216包括反相器232、电阻器234和电容器236。ESD器件包 括晶体管238和电阻器240。升压专用二极管“Db”和栅极关断晶体 管只有在ESD事件期间被激活。栅极关断晶体管在正常操作下保持不 活动。因此，栅极关断晶体管对I/O器件202的正常操作具有极小影 响或没有影响。

在图2所示的实施例中，触发器件216连接到中央栅极关断升压 线(centralgate-offboostline)242(而不是高电源电压轨线206)。由 于触发器件216不直接与具有电压“V_DD”的高电源电压轨线206相 连，因此在较大噪声衰减期间避免了假触发。IC器件200可以用于 ESD应用中，其中由于较大噪声可能引起假触发的风险，在电源管脚 (VDD)260和电源管脚(VSS)270之间的电阻器-电容器(RC)触 发电路是不合适的。

下文描述了图2的ESD保护器件204的操作示例。在ESD事件 期间，从I/O端子210向低电源电压轨线208的正向ESD迅速移动使 ESD电流流过二极管“Dp”和PMOS驱动电路222的寄生二极管到 达高电源电压轨线206，并且流过ESD电力钳212到达低电源电压轨 线。同时，与栅极关断升压线242相耦接的I/O端子210的电压发生 改变，这激活栅极关断晶体管214将NMOS驱动电路224的栅极端子 “G”下拉到零电压电势。分流ESD器件226在高电源电压轨线206 和低电源电压轨线208之间操作，以便改善ESD性能。在不存在ESD 事件的情况下，将正常工作范围内的电压(例如，3.3V或任何其它适 合电压)施加到I/O端子，并且栅极关断升压线242的电压接近向该 I/O端子施加的电压，这足以断开栅极关断晶体管214。因此，在不存 在ESD事件的情况下，ESD保护器件对I/O器件202没有影响。

图3示出了根据本发明实施例的包括图2所示的IC器件200的 IC芯片380。在图3所示的实施例中，该IC芯片是全芯片的I/O环， 包括I/O器件202、ESD电力钳212、栅极关断开关单元250(包括栅 极关断晶体管214和触发器件216)、ESD器件226、其它I/O器件(I/O 端子/衬垫)302、以及可选的第二栅极关断开关单元350。图3所示 的IC芯片具有全芯片栅极关断信号线382和栅极关断升压线242，其 中在IC芯片的不同组件之间共享全芯片栅极关断信号线382和栅极关 断升压线242。在一些实施例中，IC芯片具有多个电力域，每个电力 域具有其自己的ESD布置。

图4示出了在图1所示的IC器件100的另一实施例，其中该实 施例使用触发器件116来控制开关器件114。在图4所示的实施例中， IC器件400包括I/O器件402和用于在ESD事件期间保护I/O器件的 ESD保护器件404。I/O器件包括PMOS驱动电路222、NMOS驱动 电路224和二极管“Dp”。I/O器件与高电源电压轨线206、低电源电 压轨线208和I/O端子210相连。尽管在图4中将二极管“Dp”示出 为是I/O器件的一部分，但是在其它实施例中，二极管“Dp”是ESD 保护器件的一部分。ESD保护器件包括ESD电力钳212、开关器件 214(实现为栅极关断晶体管)、针对该栅极关断晶体管的触发器件416、 以及ESD器件226。栅极关断晶体管和触发器件形成栅极关断开关单 元450。在图4所示的实施例中，触发器件416包括反相器232、电阻 器234和电容器236。在ESD事件期间激活栅极关断晶体管，而在正 常操作下该栅极关断晶体管保持不活动。因此，栅极关断晶体管对I/O 器件402的正常操作具有极少影响或没有影响。相较于图2所示的IC 器件200，图4所示的IC器件400包括触发器件216，该触发器件216 连接到高电源电压轨线206。此外，图4所示的IC器件400不包括二 极管“Dp”。

图5示出了根据本发明实施例的包括图4所示的IC器件400的 IC芯片580。在图5所示的实施例中，IC芯片580是全芯片I/O环， 包括：I/O器件402、ESD电力钳212、栅极关断开关单元450(包括 栅极关断晶体管214和触发器件416)、ESD器件226、其它I/O器件 (I/O衬垫)502、以及可选的第二栅极关断开关单元550。图5所示 的IC芯片具有在IC芯片的不同组件之间共享的全芯片栅极关断信号 线582。在一些实施例中，IC芯片具有多个电力域，每个电力域具有 其自己的ESD布置。

图6示出了图1所示的IC器件100的另一实施例，其中该实施 例使用触发器件116来控制开关器件114。在图6所示的实施例中， IC器件600包括I/O器件402以及用于在ESD事件期间保护该I/O器 件的ESD保护器件604。ESD保护器件包括ESD电力钳212、开关器 件214(实现为栅极关断晶体管)、以及针对该栅极关断晶体管的触发 器件416。栅极关断晶体管和触发器件形成栅极关断开关单元450。尽 管在图6中将二极管“Dp”示出为I/O器件的一部分，但是在其它实 施例中，二极管“Dp”是ESD保护器件的一部分。相较于图4所示 的IC器件400，图6所示的IC器件600不包括ESD器件226，可选 地，该ESD器件226用于通过创建另一ESD传导路径来增强ESD性 能。

以下描述了图6所示的ESD保护器件604的操作示例。在ESD 事件期间，从I/O端子210向低电源电压轨线208的正向ESD迅速移 动使ESD电流流过专用二极管“Dp”和PMOS驱动器的寄生二极管 到达高电源电压轨线206，这触发栅极关断开关单元，激活栅极关断 晶体管并将NMOS驱动电路224的栅极端子“G”下拉到零电压电势。 因此，限定了在ESD事件期间NMOS驱动电路的状态，使得还可以 以弹回模式将ESD电流传导经过NMOS驱动电路。在不存在ESD事 件的情况下，栅极关断开关单元是不活动的，并且ESD保护器件604 不干扰I/O器件402的正常操作。

图7至图11示出了图1所示的IC器件100的一些实施例，其中 该实施例使用有源ESD电力钳来控制开关器件114。相较于非有源 ESD电力钳，由于在有源ESD电力钳中使用的有源组件，因此有源 ESD电力钳(例如电阻器电容器(RC)触发的ESD电力钳)具有更 好的ESD性能。图7、图8、图10和图11分别所示的IC器件700、 IC器件800、IC器件1000、IC器件1100是图1所示的IC器件100 的一些可能实现。然而，可以将图1所示的IC器件100实现为与图7 至图11所示的IC器件不同，本发明不限于图7至图11所示的IC器 件的特定实现。

图7示出了图1所示的IC器件100的实施例，其中该实施例使 用有源ESD电力钳712来控制开关器件114。在图7所示的实施例中， IC器件700包括I/O器件702以及用于在ESD事件期间保护I/O器件 的ESD保护器件704。

IC器件700的I/O器件702包括预驱动电路720、PMOS驱动电 路722和NMOS驱动电路724。在图7所示的实施例中，I/O器件连 接到高电源电压轨线706、低电源电压轨线708和I/O端子710。高电 源电压轨线连接到具有电压“V_DD”的电压管脚760，而低电源电压轨 线连接到具有电压“V_SS”的电压管脚770。IC器件700的ESD保护 器件704包括：有源ESD电力钳712以及开关器件714，开关器件714 被配置为在ESD事件期间被激活以便断开NMOS驱动电路，并在不 存在ESD事件的情况下被去激活以便接通NMOS驱动电路。开关器 件被配置为对向NMOS驱动电路的栅极端子“G”施加的电压进行控 制。在一些实施例中，开关器件被配置为在ESD事件期间将NMOS 驱动电路的栅极端子“G”接地，并且在不存在ESD事件的情况下将 NMOS器件与地断开。在图7所示的实施例中，只有在ESD事件期间 才激活开关器件，在正常操作下开关器件保持不活动。因此，开关器 件不干扰I/O器件702的正常操作。

以下描述了ESD保护器件704的操作示例。在ESD事件期间， 从I/O端子710向低电源电压轨线708的正向迅速移动使ESD电流沿 主ESD电流路径和开关器件传导，以便同时接通，使得NMOS驱动 电路724的栅极端子“G”处于零电压电势。在不存在ESD事件的情 况下，断开开关器件，使得开关器件不干扰I/O驱动功能。

相较于其它ESD保护器件，ESD保护器件704不干扰I/O驱动电 路722、724的正常功能。此外，相较于需要多个电路组件的其它ESD 保护器件，该ESD保护器件的开关器件可以实现为位于ESD有源电 力钳附近(例如，一起位于ESD电力钳系统中)的一个晶体管，因此 不引起I/O单元尺寸的增大。此外，相较于其它ESD保护器件，该 ESD保护器件不需要额外的分流ESD保护器件。因此，ESD保护器 件704在衬底上具有较小占用空间。此外，相较于其它ESD保护器件， 该ESD保护器件可以容易地实现在全芯片I/O设计中。

图8示出了图7所示的IC器件700的实施例。在图8所示的实 施例中，IC器件800包括I/O器件702和用于在ESD事件期间保护该 I/O器件的ESD保护器件804。将ESD保护器件实现为ESD电力钳系 统，该ESD电力钳系统包括有源ESD电力钳812和开关器件814(实 现为栅极关断晶体管)。在图8所示的实施例中，有源ESD电力钳812 包括电容器(C)、电阻器(R)、反相器(INV)和大型FET(场效应 晶体管)(MN)。图8所示的有源ESD电力钳812是图7所示的有源 ESD电力钳712的可能实现之一。然而，图7所示的有源ESD电力 钳712可以实现为与图8所示的有源ESD电力钳812不同，本发明不 限于图8所示的有源ESD电力钳812的特定实现。

下文描述了ESD保护器件804的操作的示例。在ESD事件期间， 节点“A”处于高电压电势，使得栅极关断晶体管被接通。栅极关断 晶体管814将NMOS驱动电路724的栅极端子“G”下拉到零电压电 势。在不存在ESD事件的情况下，节点“A”处于零电压电势，使得 栅极关断晶体管被断开，并且I/O单元功能不会经历干扰。因此，NMOS 驱动电路工作在双极弹回模式下。

图9示出了根据本发明实施例的包括图8所示的IC器件800的 IC芯片980。在图9所示的实施例中，IC芯片是全芯片I/O环，包括： I/O器件702、ESD保护器件804、其它I/O器件(I/O端子/衬垫)902、 以及ESD电力钳912(与ESD电力钳812相同或相似)。图9所示的 IC芯片具有全芯片栅极关断信号线982，该全芯片栅极关断信号线982 在IC芯片的不同组件之间进行共享并连接到每个I/O单元内的NMOS 驱动电路的栅极端子。因此，所有I/O单元共享栅极关断晶体管，这 减小了电路占用空间。在一些实施例中，IC芯片具有多个电力域，每 个电力域具有其自己的ESD布置。

图10示出了图7所示的IC器件700的实施例，其中该实施例针 对NMOS驱动电路使用硅化物组块。在图10所示的实施例中，IC器 件1000包括I/O器件1002和用于在ESD事件期间保护I/O器件的ESD 保护器件804。I/O器件包括预驱动电路1020、PMOS驱动电路1022、 NMOS驱动电路1024、以及二极管“D1”、“D2”。硅化物组块(例如， 电阻器保护氧化物(RPO)组块掩膜(blockmask))添加到NMOS驱 动电路的漏极侧，以便增强ESD能力。尽管在图10中将二极管“D1” 和“D2”示出为I/O器件的一部分，但是在其它实施例中，二极管“D1” 和“D2”是ESD保护器件的一部分。ESD保护器件被实现为ESD电 力钳系统，该ESD电力钳系统包括有源ESD电力钳812以及实现为 栅极关断晶体管的开关器件814。相较于具有ESD保护的其它IC器 件，该IC器件可以实现鲁棒且有效的ESD保护，并改善NMOS驱动 电路的故障电压。

图11示出了图7所示的IC器件700的实施例，其中该实施例使 用两个并联有源ESD电力钳。在图11所示的实施例中，IC器件1100 包括I/O器件1102和用于在ESD事件期间保护I/O器件的ESD保护 器件1104。I/O器件包括预驱动电路1120、PMOS驱动电路1122、NMOS 驱动电路1124、以及二极管“D1”、“D2”。尽管在图11中将二极管 “D1”和“D2”示出为I/O器件的一部分，但是在其它实施例中，二 极管“D1”和“D2”是ESD保护器件的一部分。ESD保护器件被实 现为ESD电力钳系统1104-1、1104-2，ESD电力钳系统1104-1、1104-2 包括两个有源ESD电力钳812和实现为栅极关断晶体管的两个开关器 件814。有源ESD电力钳和栅极关断晶体管并联。可以将ESD保护 器件用于由于功能需要而不允许硅化物组块的应用中。相较于具有 ESD保护的其它IC器件，该IC器件可以使用彼此并联的有源ESD 电力钳改善NMOS驱动电路的故障电压。

图12是根据本发明实施例用于向输入/输出(I/O)器件提供ESD 保护的方法的处理流程图。I/O器件可以与图1、图2、图4、图6-8、 图10和图11所示的I/O器件100、I/O器件200、I/O器件400、I/O 器件600、I/O器件700、I/O器件800、I/O器件1000、I/O器件1100 相同或相似。在框1202，在ESD事件期间激活开关器件以便断开I/O 器件。在框1204，在不存在ESD事件的情况下，去激活开关器件以 便接通I/O器件。该开关器件可以与图1、图2、图4、图6-8、图10 和图11所示的开关器件114、开关器件214、开关器件714、开关器 件814相同或相似。

尽管以特定顺序示出并描述了本文方法的操作，但是可以改变方 法的操作的顺序，使得可以以相反顺序执行特定操作或使得可以至少 部分地与其它操作同时来执行特定操作。在另一实施例中，可以以断 续和/或交替的方式来实现不同操作的指令或子操作。

此外，尽管示出或描述的本发明的特定实施例包括这里所述或所 示的若干组件，但是本发明的其它实施例可以包括更少或更多的组件， 来实现更少或更多的特征。

此外，尽管示出并描述了本发明的特定实施例，但是本发明不限 于所述和所示部件的特定形式或排列。本发明的范围将由所附权利要 求及其等同物来限定。