[發(fā)明專利]一種基于場限環(huán)可控硅結構的瞬態(tài)電壓抑制器

無效

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• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN102623450A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設計）人: 董樹榮;曾杰;吳健;鐘雷;韓雁
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發(fā)明屬于集成電路靜電防護技術領域，具體涉及一種基于場限環(huán)可控硅結構的瞬態(tài)電壓抑制器。?

背景技術

靜電釋放(ESD)問題是目前電子產(chǎn)品失效的主要原因之一。隨著電子信息技術的迅速發(fā)展，當前電子器件日益趨向小型化、高密度和多功能化，特別是像時尚消費電子和便攜式產(chǎn)品等對主板面積要求比較嚴格的應用，很容易受到靜電放電的影響。靜電是時時刻刻到處存在的，在60年代，隨著對靜電非常敏感的MOS器件的出現(xiàn)，靜電放電問題也應運而生，到70年代靜電放電問題越來越來嚴重，80-90年代，隨著集成電路的密度越來越大，一方面其二氧化硅膜的厚度越來越薄(微米變到納米)，靜電的承受能力越來越低；另一方面，產(chǎn)生和積累靜電的材料如塑料，橡膠等大量使用，使得靜電越來越普遍存在，僅美國電子工業(yè)每年因靜電造成的損失達幾百億美元，因此靜電破壞已成為電子工業(yè)的隱形殺手，是電子工業(yè)普遍存在的“硬病毒”，已引起了人們的廣泛關注。?

目前對于芯片的ESD防護問題的解決方案，通常是在芯片內部的I/O(輸入/輸出)口內制作一個靜電放電防護器件。但是隨著人們對電子器件產(chǎn)品的可靠性要求越來越高，單純地依靠片內ESD防護已無法滿足要求。所以對于一個可靠的電子系統(tǒng)必將需要板級靜電放電防護。瞬態(tài)電壓抑制器就是一種板級靜電放電防護的主要器件，其必須具有非常高的魯棒性；所謂靜電防護器件的魯棒性是指該器件承受靜電的打擊能力，可以用器件的二次失效電流來衡量，二次失效電流是靜電防護器件能承受的最大靜電放電電流。?

目前基于可控硅結構的瞬態(tài)電壓抑制器是魯棒性比較高的器件，能較好地防護核心電路免受靜電損壞；該器件的結構和等效電路圖分別如圖1和圖2所示；但這種單一基于普通可控硅結構的瞬態(tài)電壓抑制器還是無法完全達到板級的ESD防護能力標準，故目前現(xiàn)有技術大多通過采用多插指結構技術來進一步提高其魯棒性；但是這樣需要耗費太大的芯片面積，而且插指數(shù)目增加會使器?件出現(xiàn)不能均勻導通的問題；因此對于板級ESD防護能力要求高的瞬態(tài)電壓抑制器，亟需一種高魯棒性的結構。?

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術所存在的上述技術缺陷，本發(fā)明提供了一種基于場限環(huán)可控硅結構的瞬態(tài)電壓抑制器，能在不耗費芯片面積前提下，進一步提升器件的魯棒性。?

一種基于場限環(huán)可控硅結構的瞬態(tài)電壓抑制器，包括：P襯底層；?

所述的P襯底層上設有并排相連的N阱和P阱；?

所述的N阱上遠離P阱的一側嵌有第一N+有源注入?yún)^(qū)，靠近P阱的一側嵌有第一P+有源注入?yún)^(qū)；?

所述的P阱上遠離N阱的一側嵌有第二P+有源注入?yún)^(qū)，靠近N阱的一側嵌有第二N+有源注入?yún)^(qū)；?

由N阱和P阱構成的阱層上且位于第一P+有源注入?yún)^(qū)與第二N+有源注入?yún)^(qū)之間嵌有一個或兩個電流阻擋區(qū)；?

所述的第一N+有源注入?yún)^(qū)和第一P+有源注入?yún)^(qū)通過第一金屬電極相連，所述的第二P+有源注入?yún)^(qū)和第二N+有源注入?yún)^(qū)通過第二金屬電極相連。?

若所述的電流阻擋區(qū)的個數(shù)為兩個，則這兩個電流阻擋區(qū)分別為嵌于N阱上的第三P+有源注入?yún)^(qū)和嵌于P阱上的第三N+有源注入?yún)^(qū)；?

若所述的電流阻擋區(qū)的個數(shù)為一個且嵌于N阱上，則該電流阻擋區(qū)為第三P+有源注入?yún)^(qū)；?

若所述的電流阻擋區(qū)的個數(shù)為一個且嵌于P阱上，則該電流阻擋區(qū)為第三N+有源注入?yún)^(qū)。?

優(yōu)選地，所述的第一N+有源注入?yún)^(qū)與第一P+有源注入?yún)^(qū)以及第二P+有源注入?yún)^(qū)與第二N+有源注入?yún)^(qū)均通過淺槽隔離；能夠增加兩者之間的寄生電阻，有助于器件的開啟。

優(yōu)選地，所述的N阱的摻雜濃度為(5×10¹⁶～5×10¹⁷)atom/cm³，厚度為(3～3.5)um；P阱的摻雜濃度為(5×10¹⁵～5×10¹⁶)atom/cm³，厚度為(3～3.5)um；可有效地提高可控器件的魯棒性。?

優(yōu)選地，所述的淺槽的寬度為(1.5～2)um，深度為(0.2～0.5)um；可有效地提高可控硅器件的開啟速度。?

本發(fā)明瞬態(tài)電壓抑制器的等效電路由兩個三極管和兩個電阻構成；其中：第一電阻的一端與第二三極管的發(fā)射極相連并構成瞬態(tài)電壓抑制器的陽極，第一電阻的另一端與第二三極管的基極和第一三極管的集電極相連，第一三極管的基極與第二三極管的集電極和第二電阻的一端相連，第二電阻的另一端與第一三極管的發(fā)射極相連并構成瞬態(tài)電壓抑制器的陰極。?