[实用新型]一种用于功率集成电路电源到地的ESD保护结构

说明书

本实用新型公开了一种用于功率集成电路电源到地的ESD保护结构，依次包括Si层、埋氧化层、P型衬底和P型衬底上的N型深阱，N型深阱上依次排布有第一N阱、第一P阱和第二N阱；第一N阱内包括第一N+注入区和第一P+注入区；第二N阱内包括第二P+注入区和第二N+注入区；第一P阱内包括多个N+注入区和多个P+注入区间隔排列；第一N+注入区和第二N+注入区连接至电源端；第一P阱内的多个N+注入区和多个P+注入区相互并联并连接至接地端。本实用新型通过简单的外部辅助触发电路连接SCR器件，当ESD事件发生时，外部电路结构开启，外部电路的导通电流触发SCR，从而帮助SCR器件开启，既不需要改变SCR器件内部结构，又降低了SCR触发电压。

技术领域

本实用新型涉及一种ESD保护结构，特别涉及一种用于功率集成电路电源到地的ESD保护结构。

背景技术

静电放电（ESD，Electron Static Discharge）是当一个集成电路的管脚浮接时，大量静电荷从外向内灌入集成电路的瞬时过程，整个过程大约耗时100ns。在集成电路的静电放电时会产生数百甚至数千伏特的高压，将集成电路中输入级的栅氧化层击穿。随着集成电路工艺的进步，MOS管的特征尺寸越来越小，栅氧化层的厚度也越来越薄，在这种趋势下，使用高性能的ESD防护器件来泄放静电电荷以保护栅极氧化层显得十分重要。

可控硅器件（SCR）作为最具有效率的 ESD 保护器件之一，在功率器件中广泛应用。由于其维持电压很低，所以能够承受很高的ESD 电流。因此，SCR 天然具有高的ESD 鲁棒性。相较其他 ESD 保护器件，如二极管、MOS管、BJT等，SCR 器件的单位面积 ESD 保护能力最强。

但是，一方面，由于一般SCR器件为单方向ESD 保护器件（图1所示），在另外一个方向的ESD保护由寄生二极管或者并联一个二极管来完成。采用额外的二极管来进行另外一个方向的ESD保护，会增大版图面积。在一些有输入端口需要承受负电压的电路中，如果IO电压低于-0.7V,GND电压为0V，采用二极管进行反方向保护时，二极管在正常工作时就会导通，产生漏电，此时必须采用双向SCR结构进行保护。

另一方面，一般SCR器件有一个缺陷就是触发电压过高。简单 SCR 的触发电压与N 阱 P 阱形成的 PN 结的反向击穿电压相当，一般在十几伏到几十伏之间，如此高的击穿电压无法对内部电路元件形成有效的ESD保护，因为在 SCR 开启之前，内部元件已经被ESD 脉冲电压打坏。此时必须降低SCR结构的触发电压。

SCR 触发电压能否有效降低关系着其在 ESD 保护领域能否得到应用，前人对此已经做过很多研究。传统降低SCR触发电压都是采用改变SCR内部结构的方法。通过改变SCR的器件结构使其内部产生寄生器件，在 ESD 条件下，寄生器件首先开启，寄生器件的开启再促进或者触发 SCR 开启，一般是在 N 阱与 P 阱的连接处，加入重掺杂区域，使重掺杂区跨接在 N 阱与 P 阱之间。然而由于SCR结构的改变，SCR内部的NPN、PNP晶体管的基区宽度必须保持一定较大的值，才能容得下改变后的器件结构。由于基区宽度的增大，SCR开启速度会变慢，电压过冲会导致内部电路损坏。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术缺陷，提供一种用于功率集成电路电源到地的ESD保护结构，用于功率集成电路电源端（VDD）和接地端（VSS）之间ESD保护，降低了SCR结构的触发电压，更有效的保护内部电路。

本实用新型的目的是这样实现的：一种用于功率集成电路电源到地的ESD保护结构，依次包括Si层、埋氧化层、P型衬底和所述P型衬底上的N型深阱，所述N型深阱上依次排布有第一N阱、第一P阱和第二N阱；所述第一N阱内包括第一N+注入区和第一P+注入区；所述第二N阱内包括第二P+注入区和第二N+注入区；所述第一P阱内包括多个N+注入区和多个P+注入区间隔排列；

所述第一N+注入区和第二N+注入区连接至电源端；所述第一P阱内的多个N+注入区和多个P+注入区相互并联并连接至接地端。