本实用新型属于集成电路的静电放电保护领域，涉及一种ESD保护器件，具体涉及一种内嵌低触发电压PNP结构的双向ESD防护结构。
背景技术：
随着集成电路技术的快速发展，电子产品日益小型化，在提高集成结构性能和集成度的同时，集成电路的内部结构在ESD脉冲来临时更容易损坏，由ESD带来的可靠性问题越来越引起人们的重视。据有关引起集成电路产品失效的多种因素调研后发现；每年半导体工业因为ESD造成的经济损失高达数十亿美元。因此，为了减少因集成电路可靠性而导致的高额经济损失，最为有效的方法是对集成电路的各个输出、输入端口设计相应的高效能比的ESD保护器件。
针对常规低压工艺的ESD保护措施相对较为成熟，常用的ESD保护器件结构有二极管、双极型晶体管、栅极接地NMOS管以及SCR器件等。SCR因具有较高的品质因子被认为是ESD保护效率最高的器件，但是其维持电压相对较低，难以满足集成电路对ESD保护器件的诸多要求：ESD保护器件既要通过IEC6001-4-2的ESD鲁棒性检测标准，同时要保证维持电压高于被保护电路的工作电压(避免发生 ESD-induced latch up)。现有的SCR器件在有限的版图面积内难以实现高维持电压特性。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
为了解决上述问题，针对现有SCR结构的ESD保护器件中普遍存在的抗闩锁能力不足的问题，本实用新型提出了一种内嵌低触发电压 PNP结构的双向ESD防护结构，用于IC片上ESD防护器件，主要由P 衬底、N阱、P阱、第一N+注入区、第一P+注入区、第一P+跨桥、第二P+注入区、第二P+跨桥、第三P+注入区、第二N+注入区、金属阳极、金属阴极和若干场氧隔离区构成。该内嵌低触发电压PNP结构的双向ESD防护结构在高压ESD脉冲的作用下，一方面由第一P+注入区、第一N阱、P阱、第二N阱、第二N+注入区形成寄生SCR电流协防路径，提高器件的失效电流、增强器件的ESD鲁棒性；另一方面利用P阱接地引入一个由第一P+注入区、第一N阱、第一P+跨桥、P 阱、第二P+注入区构成的寄生PNP结构，提高器件的维持电压，增强器件的抗闩锁能力；通过引入第一P+跨桥和第二P+跨桥以降低器件的触发电压；与内嵌低触发电压PNP结构的双向ESD防护器件为对称结构，可以实现双向ESD防护功能，减小所占版图面积。
(二)技术方案
一种内嵌低触发电压PNP结构的双向ESD防护结构，用于IC片上ESD防护器件；主要包括P衬底(101)、第一N阱(102)、P阱(103)、第二N阱(104)、第一N+注入区(105)、第一P+注入区(106)、第一 P+跨桥(107)、第二P+注入区(108)、第二P+跨桥(109)、第三P+ 注入区(110)、第二N+注入区(111)、第一场氧隔离区(112)、第二场氧隔离区(113)、第三场氧隔离区(114)、第四场氧隔离区(115)、第五场氧隔离区(116)、第六场氧隔离区(117)、第七场氧隔离区(118)、第八场氧隔离区(119)、金属阳极和金属阴极；其特征在于：其包括具有箝位高电压作用的内嵌PNP结构和具有大电流泄放能力的SCR结构，以抑制器件触发开启后发生强回滞，增强器件的ESD鲁棒性，提高器件的维持电压；所述的内嵌PNP结构由第一P+注入区(106)、第一N阱(102)、第一P+跨桥(107)、P阱(103)和第二P+注入区(108) 构成；所述的SCR结构由第一P+注入区(106)、第一N阱(102)、P 阱(103)、第二N阱(104)、第二N+注入区(111)构成；所述第二 P+注入区(108)始终与电极GND相连，以有效的抑制SCR器件发生回滞，提高器件的维持电压。
所述P型衬底的表面区域从左到右依次设有所述第一N阱、所述 P阱和所述第二N阱；
在所述第一N阱的表面区域从左到右依次设有所述第一场氧隔离区、所述第一N+注入区、所述第二场氧隔离区、所述第一P+注入区、所述第三场氧隔离区和所述第一P+跨桥；
所述第一场氧隔离区的左侧与所述第一N阱的左侧边缘相连，所述第一场氧隔离区的右侧与所述第一N+注入区的左侧直接相连，所述第一N+注入区的右侧与所述第二场氧隔离区的左侧相连，所述第二场样隔离区的右侧与所述第一P+注入区的左侧相连，所述第一P+ 注入区的右侧与所述第三场氧隔离区的左侧相连，所述第三场氧隔离区的右侧与所述第一P+跨桥的左侧相连，所述第一P+跨桥横跨在所述第一N阱和所述P阱之间；
在所述P阱的表面区域从左到右依次设有所述第四场氧隔离区、所述第二P+注入区和所述第五场氧隔离区；
所述第四场氧隔离区的左侧与所述第一P+跨桥的右侧相连，所述第四场氧隔离区的右侧与所述第二P+注入区的左侧相连，所述第二场氧隔离区的右侧与所述第五场氧隔离区的左侧相连；
所述第二N阱的表面区域从左到右依次设有所述第二P+跨桥、所述第六场氧隔离区、所述第三P+注入区、所述第七场氧隔离区、所述第二N+注入区和所述第八场氧隔离区；
所述第二P+跨桥横跨在所述P阱和所述第二N阱之间，所述第二P+跨桥的左侧与所述第五场氧隔离区的右侧相连，所述第二P+跨桥的右侧与所述第六场氧隔离区的左侧相连，所述第六场氧隔离区的右侧与所述第三P+注入区的左侧相连，所述第三P+注入区的右侧与所述第七场氧隔离区的左侧相连，所述第七场氧隔离区的右侧与所述第三N+注入区的左侧相连，所述第三N+注入区的右侧与所述第八场氧隔离区的左侧相连，所述第八场氧隔离区的右侧与所述第二N阱的右侧边缘相连。
进一步的，所述的金属包括第一金属、第二金属、第三金属、第四金属、第五金属。
进一步的，所述第一N+注入区(105)与第一金属阳极(120)相连接，所述第一P+注入区(106)与第二金属阳极(121)相连接，所述第二P+注入区(108)与第三金属阳极(122)相连接，所述第三P+注入区 (110)与第四金属阳极(123)相连接，所述第二N+注入区(111)与第五金属阳极(124)相连接，所述第一金属阳极(120)和所述第二金属阳极 (121)均与第一金属阴极(125)相连接，并从所述第一金属阴极(125) 引出第一电极(128)作为器件的第一金属电极，所述第三金属阳极(122)与第二金属阴极(126)相连，并从所述第二金属阴极(126)引出第二电极(129)作为器件的接地电极，所述第四金属阳极(123)和所述第五金属阳极(124)均与第三金属阴极(127)相连接，并从所述第三金属阴极(127)引出一电极作为器件的第二金属电极。
进一步的，所述第一P+跨桥(107)与所述第二P+跨桥(109) 均为高浓度P+注入区，以降低器件的触发电压，通过控制所述第一 P+跨桥(107)和所述第二P+跨桥(109)的长度，可以调节器件的维持电压和触发电压，以满足不同触发电压和维持电压的ESD保护需求。
进一步的，所述的双向ESD防护器件为左右对称结构，可以实现双向ESD防护功能。
(三)有益效果
本实用新型提出的一种内嵌低触发电压PNP结构的双向ESD防护结构，与现有技术相比较，其具有以下有益效果：
本实用新型利用所述第一P+注入区、所述第一N阱、所述第一 P+跨桥、所述P阱、所述第二P+注入区构成的内嵌PNP结构，所述第二P+注入区始终与电极GND相连，以有效的抑制SCR器件发生回滞，提高器件的维持电压；
利用所述P+跨桥，以降低器件的触发电压，通过控制所述第一 P+跨桥和所述第二P+跨桥的长度，可以调节器件的维持电压和触发电压，以满足不同触发电压和维持电压的ESD保护需求。
所述的双向ESD防护器件为左右对称结构，可以实现双向ESD防护功能。
本实用新型既充分的利用了SCR器件强鲁邦性的特点，又在不增加器件版图层次的基础上，内嵌了一个PNP结构，在ESD脉冲作用下，可以起到提高器件维持电压的作用，同时利用P+跨桥结构，有效的降低了器件的触发电压，从而更好地实现对高压IC的ESD保护作用。
附图说明
图1是本实用新型实施例的内部结构剖面示意图。
图2是本实用新型实施例用于高压ESD保护的电路连接图。
附图中的标记及零部件标注：101-P衬底、102-第一N阱、103-P阱、 104-第二N阱、105-第一N+注入区、106-第一P+注入区、107-第一 P+跨桥、108-第二P+注入区、109-第二P+跨桥、110-第三P+注入区、 111-第二N+注入区、112-第一场氧隔离区、113-第二场氧隔离区、114-第三场氧隔离区、115-第四场隔离区、116-第五场氧隔离区、117- 第六场氧隔离区、118-第七场氧隔离区、119-第八场氧隔离区。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
本实用新型设计了一种具有高维持电压内嵌PNP结构的双向ESD 防护器件，既利用了双向SCR器件低导通电阻、大电流泄放能力的特点。有在不增加版图层次的基础上，引入了内嵌PNP结构，可以增大器件的维持电压，避免发生闩锁效应，同时通过P+跨桥结构可以有效的降低器件的触发电压，实现快速开启并泄放ESD电流的作用。
如图1所示的本实用新型实例器件的内部结构剖面图，具体为一种内嵌低触发电压PNP结构的双向ESD防护结构，其包括具有箝位高电压作用的内嵌PNP结构和具有大电流泄放能力的SCR结构，以抑制器件触发开启后发生强回滞，增强器件的ESD鲁棒性，提高器件的维持电压，其特征在于：主要有P型衬底101、第一N阱102、P阱103、第二N阱104、第一N+注入区105、第一P+注入区106、第一P+跨桥 107、第二P+注入区108、第二P+跨桥109、第三P+注入区110、第二N+注入区111、第一场氧隔离区112、第二场氧隔离区113、第三场氧隔离区114、第四场隔离区115、第五场氧隔离区116、第六场氧隔离区117、第七场氧隔离区118、第八场氧隔离区119构成；
所述P型衬底101的表面区域从左到右依次设有所述第一N阱 102、所述P阱103和所述第二N阱104；
所述P型衬底(101)的表面区域从左到右依次设有所述第一N阱 102、所述P阱103和所述第二N阱104；在所述第一N阱102)的表面区域从左到右依次设有所述第一场氧隔离区112、所述第一N+注入区105、所述第二场氧隔离区113、所述第一P+注入区106、所述第三场氧隔离区114和所述第一P+跨桥107；
所述第一场氧隔离区112的左侧与所述第一N阱102的左侧边缘相连，所述第一场氧隔离区112的右侧与所述第一N+注入区105的左侧直接相连，所述第一N+注入区105的右侧与所述第二场氧隔离区113的左侧相连，所述第二场氧隔离区113的右侧与所述第一P+ 注入区106的左侧相连，所述第一P+注入区106的右侧与所述第三场氧隔离区114的左侧相连，所述第三场氧隔离区114的右侧与所述第一P+跨桥107的左侧相连，所述第一P+跨桥107横跨在所述第一 N阱102和所述P阱103之间；
在所述P阱103的表面区域从左到右依次设有所述第四场氧隔离区115、所述第二P+注入区108和所述第五场氧隔离区116；
所述第四场氧隔离区115的左侧有所述第一P+跨桥107的右侧相连，所述第四场氧隔离区115的右侧与所述第二P+注入区108的左侧相连，所述第二场氧隔离区113的右侧与所述第五场氧隔离区 116的左侧相连；
所述第二N阱104的表面区域从左到右依次设有所述第二P+跨桥109、所述第六场氧隔离区117、所述第三P+注入区110、所述第七场氧隔离区118、所述第二N+注入区111和所述第八场氧隔离区 119；
所述第二P+跨桥109横跨在所述P阱103和所述第二N阱104 之间，所述第二P+跨桥109的左侧与所述第五场氧隔离区116的右侧相连，所述第二P+跨桥109的右侧与所述第六场氧隔离区117的左侧相连，所述第六场氧隔离区117的右侧与所述第三P+注入区110 的左侧相连，所述第三P+注入区110的右侧与所述第七场氧隔离区 118的左侧相连，所述第七场氧隔离区118的右侧与所述第二N+注入区111的左侧相连，所述第二N+注入区111的右侧与所述第八场氧隔离区119的左侧相连，所述第八场氧隔离区119的右侧与所述第二 N阱104的右侧边缘相连。
如图2所示，所述第一N+注入区105与第一金属阳极120相连接，所述第一P+注入区106与第二金属阳极121相连接，所述第二 P+注入区108与第三金属阳极122相连接，所述第三P+注入区110 与第四金属阳极123相连接，所述第二N+注入区111与第五金属阳极124相连接，所述第一金属阳极120和所述第二金属阳极121均与第一金属阴极125相连接，并从所述第一金属阴极125引出第一电极 128作为器件的第一金属电极，所述第三金属阳极122与第二金属阴极126相连，并从所述第二金属阴极126引出第二电极129作为器件的接地电极，所述第四金属123阳极和所述第五金属124阳极均与第三金属阴极127相连接，并从所述第三金属阴极127引出一电极作为器件的第二金属电极。所述第一P+注入区106、所述第一N阱102、所述第一P+跨桥107、所述P阱103、所述第二P+注入区108构成的内嵌PNP结构，所述第二P+注入区108始终与电极GND相连，以有效的抑制SCR器件发生强回滞，提高器件的维持电压。
所述第一P+跨桥107与所述第二P+跨桥109均为高浓度P+注入区，以降低器件的触发电压，通过控制所述第一P+跨桥107和所述第二P+跨桥109的长度，可以调节器件的维持电压和触发电压，以满足不同触发电压和维持电压的ESD保护需求。
器件为左右对称结构，可以实现双向ESD防护功能。
使用时，在高压ESD脉冲的作用下，其一方面通过第一P+注入区、第一N阱、P阱、第二N阱、第二N+注入区形成寄生SCR电流协防路径，可以提高器件的失效电流、增强器件的ESD鲁棒性。另一方面利用由第一P+注入区、第一N阱、第一P+跨桥、P阱、第二P+注入区构成的寄生PNP结构，提高器件的维持电压，增强器件的抗闩锁能力。再通过引入第一P+跨桥和第二P+跨桥以降低器件的触发电压；该内嵌低触发电压PNP结构的双向ESD防护器件为对称结构，可以实现双向ESD防护功能，减小所占版图面积。
上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。