[发明专利]一种静电释放保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别是涉及半导体集成电路芯片的一种静电释放保护装置。

背景技术

ESD(Electro-Static Discharge)是指静电释放，在国际上习惯将用于静电防护的器材统称为ESD，在我国也称为静电阻抗器。静电放电被称为是电子产品质量最大的潜在杀手，因此静电防护也成为电子产品质量控制的一项重要内容。

二极管的ESD是芯片接口提供静电释放的保护装置，广泛应用于各种类型的芯片中。在实际应用中芯片与外界的连接根据需求有两种连接方式：直流耦合和交流耦合。在直流耦合的情况下，两个芯片的I/O通过一个耦合电容连接上，当两个芯片的电源电压不同或者其中一个芯片处于关机状态时，由于I/O内部存在匹配电阻，该电阻就导致在两个芯片电源之间形成通路，电流会从一个芯片的电源端通过这个通路流向另一个芯片的电源端。但是，由于这个电流以非正常途径提供，并且路径上的电阻较大，所以，不仅无法使得被串电的芯片正常工作，还会由于不能正常进行上电复位以及部分逻辑进入不正常状态，导致当正常上电时整个电路无法正常工作。这种情况的出现严重影响了整个芯片的工作性能。

为了解决上述问题，现有的ESD通过将连接在电源端的单个二极管，替换为多个串联较大的二极管，使得被串电的芯片和正常工作的芯片之间无法形成电流通路。为了保证串联方式的ESD结构能够跟单个二极管具有相同的导电能力，二极管的尺寸必须与串联二极管的个数成倍数增加，一个芯片中有多个I/O接口，每个接口都需要一个ESD，因此这种ESD结构会导致芯片的成本增加，芯片整体性能下降。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例中提供了一种静电释放保护装置，通过串联和并联组合的方式，形成强大放电能力网络的结构，在I/O端连接的二极管采用较小尺寸的，在电源端连接的二极管采用较大尺寸，这种静电放电装置能够实现多个I/O接口的静电释放保护，并在整个系统中减少了采用大尺寸二极管的数目，减小芯片布局面积和成本。

本实施例提供了一种静电释放保护装置，包括：

第一单元和第二单元，所述第一单元与所述第二单元串联；

所述第一单元，包含：至少两个分支，每个分支之间彼此并联，每个分支的结构相同，所述分支包含：两个二极管一端连接在I/O上，另外一端分别反向连接在第二单元和地上；

所述第二单元，包含：至少一个分支，每个分支的结构相同，所述分支包含：至少两个二极管串联，且串联后的阴极与电源连接；第二单元中分支个数小于所述第一单元的分支个数；

第二单元中每个分支采用的二极管尺寸是第一单元中每个分支采用的二极管尺寸的N倍，所述N等于第二单元中每个分支采用的二极管的个数加1。

优选的，所述第一单元中的每个分支采用最小尺寸的二极管。

优选的，所述第二单元中的任意两个或者多个分支连接在同一个电源上。

优选的，所述第二单元中的每个分支安装在所连接的电源VCC PAD下面。

优选的，所述第一单元，包含：两个分支并联，每个分支结构相同，所述分支包含：两个二极管一端连接在I/O上，另外一端分别反向连接在第二单元和地上；

所述第二单元，包含：一个分支，该分支包含：两个二极管串联，串联后的阴极与电源连接；

所述第二单元中采用的二极管尺寸是所述第一单元采用的二极管尺寸的3倍。

优选的，所述第二单元中的两个二极管安装在所连接的VCC PAD下面。

优选的，所述第一单元，包含：至少两个分支，每个分支之间彼此并联，每个分支的结构相同，所述分支包含：两个二极管串联，尺寸较小的二极管一端连接在I/O上，另外一端连接地，尺寸较大的二极管一端连接在I/O上，另外一端与第二单元连接；

所述第二单元每个分支采用的二极管尺寸与所述第一单元中较大的二极管尺寸一致；且每个分支采用的二极管个数等于第一单元中较大二极管尺寸与较小二极管尺寸的倍数减去1。

优选的，所述第一单元中的每个分支采用二极管面积40um x70um。