[發(fā)明專利]低觸發(fā)電壓晶閘管靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 200710094273.7 | 申請(qǐng)日： | 2007-11-23 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN101442047A | 公開（公告）日： | 2009-05-27 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 田光春 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 上海華虹NEC電子有限公司 |
| 主分類號(hào)： | H01L27/02 | 分類號(hào)： | H01L27/02;H01L23/60 |
| 代理公司： | 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 | 代理人： | 丁紀(jì)鐵 |
| 地址： | 201206上*** | 國(guó)省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 觸發(fā) 電壓 晶閘管 靜電 保護(hù) 結(jié)構(gòu) | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明設(shè)計(jì)一種靜電保護(hù)器件結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種低觸發(fā)電壓晶閘管靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)
作為靜電保護(hù)器件，晶閘管(SCR)比金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFE)有著更強(qiáng)的靜電泄放能力，一般SCR結(jié)構(gòu)的靜電泄放能力是MOSFET的5～7倍。圖1所示為高觸發(fā)電壓SCR結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1中，P+/NW/PW形成的寄生PNP管的集電極同時(shí)也是N+/PW/NW形成的寄生NPN管的基極；同樣，N+/PW/NW形成的寄生NPN管的集電極也是P+/NW/PW形成的寄生PNP管的基極。圖1中的寄生NPN和PNP管組成的等效電路圖如圖2所示的電路結(jié)構(gòu)。從圖1和圖2中可以看出，由P+/NW/PW形成的寄生PNP管和N+/PW/NW形成的寄生NPN管共同組成的SCR結(jié)構(gòu)的觸發(fā)電壓為NW/PW結(jié)的反向擊穿電壓。通常NW/PW結(jié)的反向擊穿電壓比較高，因此，這種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用受到了很大的限制。圖3所示的結(jié)構(gòu)，能有效地降低SCR靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)的觸發(fā)電壓。由于NMOS管寄生的由N+/PW/N+形成的NPN管與N+/PW/NW形成的NPN管具有相同的發(fā)射極和基極，當(dāng)由N+/PW/N+形成的NPN管被觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，N+/PW/NW形成的NPN也同時(shí)導(dǎo)通，從而觸發(fā)P+/NW/PW形成的寄生PNP管和N+/PW/NW形成的寄生NPN管共同組成的SCR結(jié)構(gòu)。圖4是圖3所示SCR結(jié)構(gòu)的等效電路圖。從圖3和圖4可以看出，這種SCR結(jié)構(gòu)的觸發(fā)電壓由于有電阻Rnw的存在，通常要比單純的NMOS管寄生NPN管的觸發(fā)電壓要高。而電阻Rnw對(duì)于SCR的正常工作是必須的，必須由電阻Rnw保證P+/NW/PW形成的寄生PNP管的發(fā)射極-基極維持正向偏置。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種低觸發(fā)電壓晶閘管靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)，既能有效地降低SCR靜電保護(hù)時(shí)的觸發(fā)電壓，還可以根據(jù)需要進(jìn)行自由調(diào)整該觸發(fā)電壓，從而大大方便靜電保護(hù)設(shè)計(jì)。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的低觸發(fā)電壓晶閘管靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)，包括：
一NMOS管，形成在PW(P阱)中，該NMOS管寄生的由N+/PW/N+形成的NPN管與由寄生的N+/PW/NW形成的NPN管具有相同的發(fā)射極端和基極端；
一SCR結(jié)構(gòu)，由P+/NW/PW形成的寄生PNP管和由寄生的N+/PW/NW形成的NPN管組成，當(dāng)由N+/PW/N+形成的NPN管觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，由寄生的N+/PW/NW形成的NPN管也導(dǎo)通；進(jìn)而觸發(fā)所述的SCR結(jié)構(gòu)；其中：
所述NMOS管的漏極通過(guò)NW電阻Rnw1與靜電端電連接，所述SCR結(jié)構(gòu)的觸發(fā)由該NMOS管和NW電阻Rnw1控制。
由于采用上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的SCR結(jié)構(gòu)，不僅能有效地降低SCR靜電保護(hù)時(shí)的觸發(fā)電壓，而且其觸發(fā)電壓還可以根據(jù)需要進(jìn)行自由調(diào)整，從而大大方便靜電保護(hù)設(shè)計(jì)。本發(fā)明的SCR結(jié)構(gòu)，其寄生的N+/PW/NW形成的NPN管和P+/NW/PW形成的PNP管的基區(qū)寬度可以根據(jù)需要達(dá)到最小，因而N+/PW/NW形成的寄生NPN管和P+/NW/PW形成的PNP管共同組成的SCR靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)的電流增益可以達(dá)到最大，從而大大提高整個(gè)SCR結(jié)構(gòu)的靜電泄放能力。
附圖說(shuō)明
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：
圖1是現(xiàn)有的高觸發(fā)電壓晶閘管靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是現(xiàn)有的高觸發(fā)電壓晶閘管靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)等效電路示意圖；
圖3是現(xiàn)有的低觸發(fā)電壓晶閘管靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是現(xiàn)有的低觸發(fā)電壓晶閘管靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)等效電路示意圖；
圖5是本發(fā)明的低觸發(fā)電壓晶閘管靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖(一)；
圖6是圖5的等效電路示意圖；
圖7是本發(fā)明的低觸發(fā)電壓晶閘管靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖(二)；
圖8是圖7的等效電路示意圖；
圖9本發(fā)明的低觸發(fā)電壓晶閘管靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)版圖結(jié)構(gòu)示意圖(一)；
圖10是本發(fā)明的低觸發(fā)電壓晶閘管靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)版圖結(jié)構(gòu)示意圖(二)。
具體實(shí)施方式
如圖5所示，由于NMOS管寄生的由N+/PW/N+形成的NPN管與由寄生的N+/PW/NW形成的NPN管具有相同的發(fā)射極和基極，當(dāng)由N+/PW/N+形成的NPN管觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，由寄生的N+/PW/NW形成的NPN也同時(shí)導(dǎo)通，從而觸發(fā)由P+/NW/PW形成的寄生PNP管和由N+/PW/NW形成的NPN管共同組成的SCR結(jié)構(gòu)。圖6是圖5的等效電路圖。
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- 專利分類
H01L 半導(dǎo)體器件；其他類目中不包括的電固體器件
H01L27-00 由在一個(gè)共用襯底內(nèi)或其上形成的多個(gè)半導(dǎo)體或其他固態(tài)組件組成的器件
H01L27-01 .只包括有在一公共絕緣襯底上形成的無(wú)源薄膜或厚膜元件的器件
H01L27-02 .包括有專門適用于整流、振蕩、放大或切換的半導(dǎo)體組件并且至少有一個(gè)電位躍變勢(shì)壘或者表面勢(shì)壘的；包括至少有一個(gè)躍變勢(shì)壘或者表面勢(shì)壘的無(wú)源集成電路單元的
H01L27-14 . 包括有對(duì)紅外輻射、光、較短波長(zhǎng)的電磁輻射或者微粒子輻射并且專門適用于把這樣的輻射能轉(zhuǎn)換為電能的，或適用于通過(guò)這樣的輻射控制電能的半導(dǎo)體組件的
H01L27-15 .包括專門適用于光發(fā)射并且包括至少有一個(gè)電位躍變勢(shì)壘或者表面勢(shì)壘的半導(dǎo)體組件
H01L27-16 .包括含有或不含有不同材料結(jié)點(diǎn)的熱電元件的；包括有熱磁組件的
