多电源域高速IO的片上模块化ESD防护器件

提出一种新颖的片上静电泄放(ESD)防护器件,该器件由N阱/P阱二极管、基于high-K金属栅CMOS工艺形成的二极管、寄生的晶闸管(SCR)和内嵌的电源钳位电路等几部分构成,具有多条ESD通路,能实现对单个IO管脚的PS-Mode、NS-Mode、PD-Mode、ND-Mode及DSMode共5种ESD应力模式的保护。本文分析了high-K工艺下各种SCR模块的结构和工作机制,通过合理配置这些SCR,该器件的一些关键ESD参数如触发电压、保持电压等能根据具体需要而调整,以满足片上系统(SoC)的多电源域的应用情况,利用传输线脉冲(TLP)、快速TLP和C-V等方式全方位验证了该器件的性能。结果表明,紧凑的结构、较少的互连线、较低的寄生电容、快速的响应能力使设计的器件适合高速IO接口电路的ESD防护。