[发明专利]一种宽电压摆幅的接口电路器件的ESD保护电路及其实现方式

说明书

技术领域

本发明为ESD保护电路，兼容CMOS工艺，可用于接口器件宽输出摆幅的端口ESD保护。

背景技术

由于生产、运输过程中不可避免的ESD现象，IC中不可避免的需集成ESD保护电路。传统的ESD保护电路都是针对单向信号设计的，保护的信号范围在0～VCC之间。但是目前很多IC中其信号范围超过了0～VCC。例如：RS232、RS485的传输信号，其信号范围分别达到了-12V～12V、-7V～12V。

发明内容

本发明采用双管串联及浮动阱接法，解决了传统ESD保护结构及其寄生管的单向特性，从而将所需保护信号的范围扩大。

附图说明

图1为传统二极管保护电路。

图2为传统MOS管保护电路及其寄生结构。

图3为宽电压摆幅的接口器件的ESD保护电路。

图4为宽电压摆幅的接口器件的ESD保护电路及其寄生结构。

具体实施方式

如图1所示，传统二极管保护电路通过二极管泄放静电，由于二极管的单向特性，其保护的信号范围被钳位在-V_F～VCC+V_F。另外二极管由于反向偏压下的雪崩击穿电压较高，其静电电荷泄放效率低，ESD等级很难做高。

为了提高ESD等级，传统MOS管保护电路被提了出来。如图2所示，由于MOS管保护电路寄生的二极管及双极型器件，其效率较传统二极管保护电路有了较大提高。由于双极型器件的snapback特性，流过相同电流时，其能量消耗较二极管小很多，因而可以耐受更大的电流。同样由于寄生二极管，其保护的信号范围被钳位在-V_F～VCC+V_F。

本发明宽电压摆幅的接口器件的ESD保护电路利用两对NMOS、PMOS串联，其阱电位采用浮动接法。如图3所示，当PAD对地为正时，M1导通、M0截止，P阱因M1导通接地，PAD对地不通；当PAD对地为负时，M1截止、M0导通，P阱因M0导通接负，PAD对地仍然不通。同理，当PAD高于电源时，M2导通、M3截止，N阱因M2导通接PAD，PAD对电源不通；当PAD低于电源时，M2截止、M3导通，N阱因M3导通接电源，PAD对电源仍然不通。

图4为本发明宽电压摆幅的接口器件的ESD保护电路及其寄生结构，由于寄生双极型器件及其snapback特性，其ESD等级与传统MOS管单向ESD保护结构相当。

传统CMOS工艺由于P阱都是做在衬底上的，故无法实现上述NMOS衬底的浮动接法。本发明在传统CMOS工艺的基础上增加N+埋层，通过其和N阱实现P阱隔离，从而实现NMOS衬底的浮动接法。