[發明專利]一種SCR靜電保護器件及制造方法

無效

• 申請號: 200610119446.1
• 申請日: 2006-12-12
• 公開（公告）號: CN101202281A
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發明（設計）人: 徐向明
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L27/04
• 分類號: H01L27/04;H01L23/60
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁紀鐵;李雋松

技術領域

本發明涉及一種半導體靜電保護技術，尤其涉及一種SCR(SiliconControlled?Rectifier，可控硅整流器)靜電保護器件及制造方法。

背景技術

目前半導體靜電保護中廣泛使用SCR作為靜電放電(ESD，Electrostatic?Discharge)保護器件。如圖1所示，是常用的SCR的結構示意圖，由P阱中的P型注入區、P阱中的N型注入區、N阱中的P型注入區、N阱中的N型注入區組成了P-N-P-N四層半導體結構。圖3是上述常用SCR的等效電路，如圖3所示，會形成寄生NPN和寄生PNP三極管的耦合，當有靜電到來到達一定電壓時會形成如圖4所示的觸發，從而形成放電保護。在ESD的防護能力上，這種結構能在較小的布局面積下，提供較高的ESD防護能力，其開啟電壓相當于N阱注入區與P型襯底區的接面擊穿電壓。由于N阱注入具有較低的摻雜濃度，因此其擊穿電壓可高達30-50V(依具體工藝而定)，具有如此高的擊穿電壓，使得其要保護的內部電路有可能早于其開啟就被ESD靜電電荷打壞。因此如何適當降低SCR靜電保護器件的開啟電壓成為一個問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種SCR靜電保護器件及制造方法，可解決SCR開啟電壓太高而導致保護能力不能得到充分發揮的問題。

為解決上述技術問題，本發明提出了一種SCR靜電保護結構，也由P阱中的P型注入區、P阱中的N型注入區、N阱中的P型注入區、N阱中的N型注入區組成，但在上述P阱中加入一個P型注入區，同時在輸入端和增加的P型注入區間加入一個電容。上述電容值小于150皮法。上述SCR靜電保護器件可應用于觸發電壓為5V-40V的半導體靜電保護電路中。為制造上述靜電保護器件，僅需利用常規工藝，即在所述P阱中加上一個P型注入區，同時在輸入端和增加的所述P型注入區間接入一個電容。

本發明由于在傳統的SCR結構的P阱中增加了一個P型注入區和電容后，可以有效的降低可控硅的開啟電壓，而不影響其保護能力，使得SCR結構更早更容易觸發，因而能夠得到更好的靜電保護效果。

附圖說明

圖1是常用的SCR的結構示意圖；

圖2是本發明一個具體實施例的結構示意圖；

圖3是圖1所示常用SCR的等效電路圖；

圖4是常用SCR靜電保護時的觸發示意圖，V是電壓，I為電流；

圖5是圖2所示具體實施例的等效電路圖；

附圖標記：1為N型注入區，2為P型注入區，3為N阱注入區，4為P阱注入區，5為P型襯底。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細的說明。

首先簡述本發明的原理：

如前所述，圖1是常用的SCR的結構示意圖，其等效電路如圖3示，會形成寄生NPN和寄生PNP三極管的耦合，當有靜電到來到達一定電壓時會形成如圖4所示的觸發，從而形成放電保護。由于NPN三極管的開啟點是由NPN的基極與發射極的PN結正向導通決定的，本發明考慮把圖1所示在P阱中加上一個P型注入區和電容后，形成電容和R1電阻(圖3所示)的RC耦合，在靜電進來的過程中能夠提供一個觸發信號給NPN的基極，使得SCR結構更早更容易觸發，因而能夠得到更好的靜電保護效果。

本發明考慮把圖1所示在PWell中加入一個P型有源區，同時在輸入端和該有源區設計加入一個電容C(如圖2)，圖3所示在加入電容C1后會形成C1電容和R1電阻的RC耦合，從而會使得SCR結構更容易觸發，因而能夠得到更好的靜電保護效果。

實施例：

如圖2所示，是本發明一個具體實施例的結構示意圖，其中：1為N型注入區，2為P型注入區，3為N阱注入區，4為P阱注入區，5為P型襯底。本實施例中SCR仍然包括了P-N-P-N四層半導體結構，但考慮到上述的發明原理，本實施例在圖1所示的P阱(PWell)中加上一個P型注入區和電容C1(100皮法)后，如圖5所示，C1電容和R1電阻會形成RC耦合，在靜電進來的過程中能夠提供一個觸發信號給NPN的基極，使得SCR結構更早更容易觸發，即：觸發信號采用電容加電阻組成RC電路的方法，當輸入端有ESD電荷進入時，P型注入區會有電荷感應，電位提高，可導致NPN三極管的基極和發射極的PN正向二極管導通，提前開啟NPN瀉放ESD電荷；而在非ESD發生狀態下，P型注入區是通過電阻R接地，不會開啟NPN。