[發明專利]靜電保護器件

有效

• 申請號: 201010593664.5
• 申請日: 2010-12-17
• 公開（公告）號: CN102543991A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 蘇慶
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H01L27/06
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 王江富

技術領域

本發明涉及半導體靜電保護技術，特別涉及一種靜電保護器件。

背景技術

作為靜電保護器件，硅控整流器(SCR)中寄生的三極管比金屬-氧化物-半導體場效應管(MOSFET)有著更強的靜電泄放能力，一般硅控整流器的靜電泄放能力是MOSFET的5～7倍。圖1所示為現有高觸發電壓硅控整流器的剖面結構示意圖。在圖1中，P+/高壓N阱/高壓P阱形成的寄生PNP管Vbp的集電極同時也是N+/高壓P阱/高壓N阱形成的寄生NPN管Vbn的基極；同樣，N+/高壓P阱/高壓N阱形成的寄生NPN管Vbn的集電極也是P+/高壓N阱/高壓P阱形成的寄生PNP管Vbp的基極。圖1中的寄生NPN管Vbn和PNP管Vbp組成的等效電路如圖2所示。從圖1和圖2中可以看出，由P+/高壓N阱/高壓P阱形成的寄生PNP管Vbp和N+/高壓P阱/高壓N阱形成的寄生NPN管Vbn共同組成的硅控整流器的觸發電壓為高壓N阱/高壓P阱的反向擊穿電壓。通常高壓N阱/高壓P阱結的反向擊穿電壓比較高，因此，這種結構的應用受到了很大的限制。另外，由于硅控整流器本身開啟后寄生NPN管和PNP管相互實現電流放大的正反饋，導致其導通電阻很低，放大倍數很大，發生驟回后的維持電壓就會很低，一般在2～5V之間。而高壓電路的正常工作電壓遠遠在此之上，因此使用硅控整流器做高壓靜電保護電路，也易引發閂鎖效應，且不易恢復。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種靜電保護器件，觸發電壓低，驟回電壓高。

為解決上述技術問題，本發明的靜電保護器件，包括相鄰的一個N阱

和一個P阱；

所述N阱中，形成有第一P+擴散區、第二P+擴散區、第一N+擴散區；

所述P阱中，形成有第三P+擴散區、第四P+擴散區、第三N+擴散區；

所述N阱中的第一P+擴散區、第二P+擴散區、第一N+擴散區形成一PNP晶體管或一PMOS管，所述第一P+擴散區及第一N+擴散區短接用于接靜電端；

所述P阱中的第三P+擴散區、第四P+擴散區、第三N+擴散區，第三P+擴散區距離N阱最近，第三N+擴散區次之，第四P+擴散區距離N阱最遠，第三P+擴散區及第三N+擴散區短接用于接地端，第四P+擴散區及N阱中的第二P+擴散區短接。

在N阱中，還形成有第二N+擴散區，第二N+擴散區距離P阱較第一P+擴散區、第二P+擴散區、第一N+擴散區近，第二N+擴散區同第一P+擴散區及第一N+擴散區短接。

所述N阱中的第一P+擴散區、第二P+擴散區、第一N+擴散區形成一PNP晶體管時，第一P+擴散區作為該PNP晶體管的發射極，第二P+擴散區作為該PNP晶體管的發射極集電極，第一N+擴散區作為該PNP晶體管的基極。

所述N阱中的第一P+擴散區、第二P+擴散區、第一N+擴散區形成一PMOS管時，第一P+擴散區、第二P+擴散區分別作為該PMOS管的源、漏極，第一N+擴散區作為該PMOS管的襯底端，第一P+擴散區、第二P+擴散區之間的溝道區上方形成有該PMOS管的柵極，該PMOS管的柵極同第一P+擴散區及第一N+擴散區短接。

第二N+擴散區較第一N+擴散區、第三N+擴散區深。

第三P+擴散區較第一P+擴散區、第二P+擴散區、第四P+擴散區深。

本發明的靜電保護器件，是在現有硅控整流器(SCR)結構的基礎上，增加一個用于觸發的寄生PNP管，靜電保護器件的觸發由寄生的PNP開啟控制，由此寄生PNP管的開啟形成電流流到P阱中，提高P阱的電位，由此觸發N阱中的N+擴散區/P阱/P阱中的N+擴散區形成的NPN晶體管開啟，進行靜電電流瀉放，觸發電壓低并便于調節。本發明的靜電保護器件，還可以在N阱中靠近P阱的一側加入一N+擴散區連接到靜電進入端，以及在P阱中靠近N阱的一側加入一了P+擴散區連接到地端，以此降低了P+/NW/PW形成的寄生PNP管Vbp和N+/PW/NW形成的寄生NPN管Vbn開啟后的電流放大能力，可有效提高驟回電壓，防止解決靜電保護結構由于驟回電壓過低而易導致拴鎖效應的問題。

附圖說明

下面結合附圖及具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

圖1是常見的硅控整流器的剖面結構示意圖

圖2是圖1中的硅控整流器的寄生NPN和PNP管組成的等效電路圖；

圖3是本發明的靜電保護器件用PNP實現觸發寄生PNP管的示意圖；

圖4是本發明的靜電保護器件用PMOS實現觸發寄生PNP管的示意圖；