[發明專利]一種低觸發耐負壓的SCR器件、工藝方法及應用電路

在審

• 申請號: 201410767909.X
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN104538392A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 杜明;裴國旭;劉玲;陳瑞軍;湯波
• 申請（專利權）人: 深圳市國微電子有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H01L29/74;H01L21/332
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明屬于半導體器件領域，尤其涉及一種低觸發耐負壓的SCR器件、工藝方法及ESD應用電路。

背景技術

可控硅(Silicon?Controlled?Rectifier，SCR)器件由于低保持電壓特性，相對于其他靜電保護(ESD)器件具有更高的單位面積保護性能。

圖1示出了現有高觸發耐負壓的SCR器件的剖面結構，該SCR器件結構包括：P型襯底(PSUB)1、在P型襯底1中通過摻雜形成的多個深注入P阱(DPWELL)2、以及在每一深注入P阱2中通過摻雜形成的P+有源區(P+)3，P型襯底1通過深注入P阱2，再通過P+有源區3接地；

該SCR器件結構還包括：在P型襯底1中通過摻雜形成的深注入N阱(HDWELL)4、在深注入N阱4中通過摻雜形成的多個N+有源區(N+)5、以及在深注入N阱4中通過摻雜形成的多個P+有源區(P+)6，在應用時，深注入N阱4分別通過多個N+有源區5和多個P+有源區6連接至電位V；

該SCR器件結構還包括：在深注入N阱4中通過摻雜形成的P阱(PWELL)8、在P阱8中通過摻雜形成的多個N+有源區(N+)7、以及在P阱8中通過摻雜形成的P+有源區(P+)9，在應用時，P阱8通過多個N+有源區7和P+有源區9連接至端口PAD(晶圓上的壓焊點)。

在應用時，P+有源區6作為發射極，深注入N阱4作為基極，P阱8作為集電極，構成橫向PNP三極管；深注入N阱4作為集電極，P阱8作為基極，N+有源區7作為發射極，構成縱向NPN三極管；電阻R為深注入N阱(HDWELL)4的寄生電阻，電阻Rpwell為P阱(PWELL)8的寄生電阻。

這個橫向PNP三極管和縱向NPN三極管就構成了SCR器件的結構，其等效電路如圖2所示，在ESD(Electro-Static?discharge，靜電釋放)事件發生時，如果端口PAD電壓高于V點電壓，可通過P阱8和深注入N阱4之間的PN結放電，如果V點電壓高于端口PAD電壓，并且達到深注入N阱4和P阱8形成的PN結的反向擊穿電壓后，PN結被擊穿，電流由深注入N阱4流入P阱8，橫向PNP和縱向NPN都通，SCR器件被觸發。

從該結構可以看出，SCR器件的觸發是通過反向擊穿PN結來實現的，觸發SCR器件需要端口PAD與V點之間電壓超過深注入N阱4和P阱8之間的PN結的反向擊穿電壓。

但現有技術構成該PN結的兩個阱的摻雜濃度都比較低，因此反向擊穿電壓較高，導致觸發電壓一般為30～50V，而芯片內部柵氧化層擊穿電壓明顯低于這個觸發電壓，導致ESD器件起不到保護作用。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種耐負壓并具有低觸發電壓的SCR器件，旨在解決現有SCR器件觸發電壓高于芯片內部柵氧化層擊穿電壓，無法實現有效的ESD防護的問題。

本發明實施例是這樣實現的，一種低觸發耐負壓的SCR器件，包括：

襯底、在所述襯底中形成的第一深注入阱、以及在所述第一深注入阱中形成的第一有源區；

在所述襯底中形成的第二深注入阱、在所述第二深注入阱中形成的第二有源區、以及在所述第二深注入阱中形成的第一有源區，所述第二深注入阱通過所述第二有源區連接至V點電壓端；

在所述第二深注入阱中形成的第二阱、在所述第二深注入阱中形成的第一阱、所述第二阱位于所述第一阱的外圈且與所述第一阱形成一交界，在所述第一阱和所述第二阱的交界處同時向所述第一阱和所述第二阱注入形成的第一有源區、在所述第一阱中形成的第二有源區，以及在所述第一阱中形成的第一有源區，所述第一阱通過所述第一有源區連接至PAD端口；

所述第一深注入阱和所述第二深注入阱的摻雜類型相反；

所述第一有源區和所述第二有源區的摻雜類型相反；

所述第一阱和所述第二阱的摻雜類型相反；

所述第一有源區具有高摻雜濃度。

本發明實施例的另一目的在于，提供一種采用上述低觸發耐負壓的SCR器件的ESD應用電路，所述ESD應用電路還包括：

二極管、耐正壓的SCR器件、降低所述耐正壓的SCR器件觸發電壓的觸發電路；