[實用新型]一種具有高維持電壓內嵌GDPMOS的SCR器件

有效

• 申請號: 201420575237.8
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN204067358U
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 顧曉峰;畢秀文;梁海蓮;黃龍
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于集成電路的靜電放電保護領域，涉及一種ESD保護器件，具體涉及一種具有高維持電壓的SCR結構的ESD保護器件，可用于提高片上IC高壓ESD保護的可靠性。

背景技術

隨著集成技術的快速發展，電子產品日益小型化，在提高集成結構性能和集成度的同時，集成電路的內部結構在ESD沖擊來臨時更容易損壞，由ESD帶來的可靠性問題越來越引起人們的重視。據有關引起集成電路產品失效的多種因素調研后發現：每年半導體工業因為ESD造成的經濟損失高達數十億美元。因此，為了削減因集成電路可靠性引起的高額經濟損失，最為有效的方法是對集成電路的各個輸出、輸入端口設計相應的高效能比的ESD保護器件。

針對常規低壓工藝的ESD保護措施相對較為成熟，常用的ESD保護器件結構有二極管、雙極型晶體管、柵極接地NMOS管以及SCR器件等。SCR因具有較高的品質因子被認為是ESD保護效率最高的器件，但是其維持電壓相對較低，難以滿足集成電路對ESD保護器件的諸多要求：ESD保護器件既要能通過IEC6001-4-2的ESD魯棒性檢測標準，又要同時保證維持電壓要高于被保護電路的工作電壓(避免發生ESD-induced?latch?up)?，F有的SCR器件在有限的版圖面積內難以實現高維持電壓特性。本文針對現有的SCR結構的ESD保護技術難題，提出了一種具有高維持電壓、強魯棒性、能夠滿足不同ESD設計窗口要求的技術方案，它一方面由于具有寄生SCR結構的電流泄放路徑，可提高器件在有限版圖面積下的電流泄放效率，增強器件的ESD魯棒性，另一方面在ESD保護中通過內嵌的GDPMOS管結構，能有效提高器件的維持電壓避免器件進入閂鎖狀態。

發明內容

針對現有的SCR結構的ESD保護器件中普遍存在的抗閂鎖能力不足等問題，本發明實例設計了一種具有高維持電壓的新的SCR結構的ESD保護器件，既充分利用了SCR器件強魯棒性的特點，又利用了在器件中通過P+、多晶硅柵和多晶硅柵所覆蓋的薄柵氧化層的版圖層次的增加，使器件構成內嵌GDPMOS結構，在ESD脈沖作用下，通過綜合權衡及合理控制PMOS管的溝道長度的版圖參數，可得到低觸發、高維持電壓、強魯棒性的可適用于高壓IC電路中的ESD保護器件。

本發明通過以下技術方案實現：

一種具有高維持電壓內嵌GDPMOS的SCR器件，其包括具有SCR結構的ESD電流泄放路徑和可以有效鉗制SCR強回滯的內嵌GDPMOS管結構，以增強器件的ESD魯棒性并提高維持電壓。其特征在于：主要由P襯底、N阱、P阱、第一N+注入區、第一P+注入區、第二P+注入區、第二N+注入區、第三N+注入區、第三P+注入區、第一場氧隔離區、第二場氧隔離區、第三場氧隔離區、第四場氧隔離區、第五場氧隔離區和多晶硅柵及其覆蓋的薄柵氧化層構成；

在所述P襯底的表面區域內從左到右依次設有所述N阱和所述P阱；

在所述N阱的表面區域從左到右依次設有所述第一場氧隔離區、所述第一N+注入區、所述第二場氧隔離區、所述第一P+注入區、所述第二P+注入區，所述第一P+注入區和所述第二P+注入區之間設有所述多晶硅柵及其覆蓋的所述薄柵氧化層；

所述第一場氧隔離區(的左側和所述N阱(的左側邊緣相連，所述第一場氧隔離區(的右側與所述第一N+注入區的左側相連，所述第一N+注入區的右側與所述第而場氧隔離區的左側相連，所述第二場氧隔離區的右側與所述第一P+注入區的左側相連，所述第一P+注入區的右側與所述多晶硅柵及其覆蓋的所述薄柵氧化層的左側相連，所述多晶硅柵及其覆蓋的所述薄柵氧化層的右側與所述第二P+注入區的左側相連，所述多晶硅柵及其覆蓋的所述薄柵氧化層的橫向長度必須滿足一定的范圍，以滿足不同維持電壓的ESD保護需求；

所述P阱的表面部分區域從左到右設有所述第三場氧隔離區、所述第三N+注入區、所述第四場氧隔離區、所述第三P+注入區和所述第五場氧隔離區；

所述第三場氧隔離區的右側與所述第三N+注入區的左側直接相連，所述第三N+注入區的右側與所述第四場氧隔離區的左側相連，所述第四場氧隔離區的右側與所述第三P+注入區的左側相連，所述第三P+注入區的右側與所述第五場氧隔離區的左側相連，所述第五場氧隔離區的右側與所述P阱的右側邊緣相連；