一种新型ESD二极管的版图设计方法技术

本发明专利技术涉及一种新型ESD二极管的版图设计方法，包括：在P型衬底上设计一个DNW，在DNW的四周设计一个NW环与DNW连接起来，形成一个大的DNW封闭区域；再在所述DNW封闭区域中设计NW和PW，在NW的两侧各设计一个PW，在NW的上面设计P+注入区，在PW的上面设计N+注入区；N+注入区和P+注入区之间用STI隔离，N+注入区和P+注入区通过接触孔连接到金属，形成ESD二极管的两个端头P和N。本发明专利技术运用二极管的反向击穿来实现对内部电路的保护，巧妙地将中间的PW和NW不接到任何电位，引导电流通过N+‑‑PW‑‑NW‑‑P+形式的导通路径到地，从而实现优异的抗ESD性能。

A new layout design method of ESD diode

【技术实现步骤摘要】
一种新型ESD二极管的版图设计方法
本专利技术属于集成电路
，具体涉及一种新型ESD二极管的版图设计方法。
技术介绍
ESD(静电放电)会给集成电路带来毁灭性的后果，它是集成电路失效的一个最主要原因；尤其是随着集成电路工艺的不断发展，工艺尺寸不断缩小及芯片规模的变大，电路工作频率越来越高，使得ESD保护器件的设计显得尤为重要。因此，如何在有限的芯片面积上面设计出高可靠性且不需要额外增加工艺步骤的ESD器件成为IC设计者主要考虑的问题。ESD二极管的设计目的就是要避免内部正常工作电路被ESD的放电通路而受到损坏；当内部电路正常工作时，ESD二极管处于截止状态(高阻态)，它不会影响内部电路的正常工作；当外部引脚出现异常过压并达到ESD二极管的击穿电压时，它会迅速由高阻态变成低阻态，提供一个低阻抗的导通路径，从而保护内部电路不受损害；当外部引脚上面的异常过压消失时，ESD二极管恢复至高阻态，内部电路也能继续正常工作。但是ESD二极管有一个致命的缺点：当反向电压达到一定数值时，反向电流突然增大，ESD二极管进入击穿区，但若反向电压继续增大到一定数值后，ESD二极管则会被彻底击穿而损坏，从而达不到ESDHBM(人体模型)2000V的标准。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种新型ESD二极管的版图设计方法，运用二极管的反向击穿来实现对内部电路的保护，采用N+--PW--NW--P+形式的导通路径，巧妙地将中间的PW和NW不接到任何电位，引导电流通过该路径到地，从而实现优异的抗ESD性能，提高ESD二极管抗ESD的能力。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种新型ESD二极管的版图设计方法，包括以下步骤：在P型衬底上设计一个DNW，在DNW的四周设计一个NW环与DNW连接起来，形成一个大的DNW封闭区域；再在所述DNW封闭区域中设计NW和PW，在NW的两侧各设计一个PW，在NW的上面设计P+注入区，在PW的上面设计N+注入区；N+注入区和P+注入区之间用STI隔离，N+注入区和P+注入区通过接触孔连接到金属，形成ESD二极管的两个端头P和N。进一步地，所述NW和PW相互隔开形成独立的区域。进一步地，所述DNW和NW是相同的注入类型。进一步地，所述DNW和NW是连接在一块的。进一步地，所述NW和PW都是浮空的，没有接到任何电位。进一步地，所述NW两侧设计有PW。本专利技术的效果在于：采用本专利技术所述的方法，运用二极管的反向击穿来实现对内部电路的保护，采用N+--PW--NW--P+形式的导通路径，巧妙地将中间的PW和NW不接到任何电位，引导电流通过该路径到地，从而实现优异的抗ESD性能，提高ESD二极管抗ESD的能力。且不需要额外的光罩，在不提高芯片成本的基础上来达到提高芯片的性能的目的。附图说明图1是本专利技术的ESD二极管的版图画法图；图2是附图1中各版图层次的解释说明图；图3是附图1的版图剖面结构图；图4是本专利技术的ESD二极管工作时的电流流向图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步描述。如图1-4所示，本专利技术提供一种新型ESD二极管的版图设计方法，包括以下步骤：首先，本专利技术中用到的英文缩写名称有：METAL(金属连线)、PW(P阱)、NW(N阱)、DNW(深N阱)、OD(有源扩散区)、N+(N型注入区)、P+(P型注入区)、STI(浅槽隔离区)、CMOS(互补金属氧化物半导体)、PSUB(P型衬底)、CONTACT(接触孔)。本专利技术的ESD二极管需要的工艺是CMOS工艺(设有DNW)，在P型衬底上设计一个DNW，在DNW的四周设计一个NW环与DNW连接起来，此时形成一个大的DNW封闭区域；再在该DNW封闭区域中设计NW和PW，在NW的两侧各设计一个PW(NW和PW相互隔开形成独立的区域)，在NW的上面设计P+注入区，在PW的上面设计N+注入区，N+注入区和P+注入区之间用STI隔离，N+注入区和P+注入区通过接触孔连接到金属，从而形成ESD二极管的两个端头P和N；见附图1和附图2。附图3是该ESD二极管的剖面图，如图中所示，DNW和NW是相同的注入类型，所以DNW和NW是连接在一块的；NW和PW都是浮空的，没有接到任何电位；每个NW两侧都有PW。附图4时该ESD二极管反偏时的导通路线图，当N+端的电压超过某个特定的值时，该ESD二极管的N+PW结反偏，此时会有很大电流从N+流向PW，由于PW和NW之间的PN结正偏，使得电流很快就从PW到达NW区域，当NW区域电流聚集到一定程度后，又会使得NW与P+之间的PN结反偏，大电流通过P+到地，成功泄放；因此就形成N+--PW--NW--P+的ESD导通通路，P+端连接到地。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：一、标准的ESD二极管只有一个PN结构成，当反向电压增大到一定数值后，标准的ESD二极管则会被彻底击穿而损坏，从而达不到ESDHBM(人体模型)2000V的标准。本专利技术运用二极管的反向击穿来实现对内部电路的保护，采用N+--PW--NW--P+形式的导通路径，且ESD二极管由于设计有浮空的NW和PW，巧妙的将中间的PW和NW不接到任何电位，引导电流通过该路径到地，使大电流得到极大的缓冲，从而实现优异的抗ESD性能。二、本专利技术的最大效果就是用有限的面积来达到ESDHBM(人体模型)2000V的标准；并且具有响应时间快、钳位电压低、电流浪涌承受能力高等其他ESD器件所不具有的优点。三、本专利技术不需要增加额外的光罩，并不会增加芯片的成本。本领域技术人员应该明白，本专利技术所述的方法和系统并不限于具体实施方式中所述的实施例，上面的具体描述只是为了解释本专利技术的目的，并非用于限制本专利技术。本领域技术人员根据本专利技术的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本专利技术的技术创新范围，本专利技术的保护范围由权利要求及其等同物限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型ESD二极管的版图设计方法，包括：/n在P型衬底上设计一个DNW，在DNW的四周设计一个NW环与DNW连接起来，形成一个大的DNW封闭区域；/n再在所述DNW封闭区域中设计NW和PW，在NW的两侧各设计一个PW，在NW的上面设计P+注入区，在PW的上面设计N+注入区；/nN+注入区和P+注入区之间用STI隔离，N+注入区和P+注入区通过接触孔连接到金属，形成ESD二极管的两个端头P和N。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型ESD二极管的版图设计方法，包括：
在P型衬底上设计一个DNW，在DNW的四周设计一个NW环与DNW连接起来，形成一个大的DNW封闭区域；
再在所述DNW封闭区域中设计NW和PW，在NW的两侧各设计一个PW，在NW的上面设计P+注入区，在PW的上面设计N+注入区；
N+注入区和P+注入区之间用STI隔离，N+注入区和P+注入区通过接触孔连接到金属，形成ESD二极管的两个端头P和N。


2.如权利要求1所述的一种新型ESD二极管的版图设计方法，其特征是：所述NW和PW相互隔开形成独立的...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊俊，朱敏，
申请(专利权)人：芯创智北京微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11