[發(fā)明專利]一種新型低觸發(fā)電壓的雙向SCR半導(dǎo)體保護器件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810044594.4
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108022912A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂海鳳;趙德益;蘇海偉;趙志方;王允;張嘯;蘇亞兵;蔣騫苑;霍田佳
• 申請（專利權(quán)）人: 上海長園維安微電子有限公司
• 主分類號: H01L23/60
• 分類號: H01L23/60;H01L29/74
• 代理公司: 上海諾衣知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31298
• 代理人: 韓國輝

本發(fā)明提供了一種新型低觸發(fā)電壓的雙向SCR半導(dǎo)體保護器件，用于防護核心電路輸入/輸出端、正電源端和負電源端之間的靜電放電，其包括：一種襯底；形成在該襯底上方的多個P型阱區(qū)域和N型阱區(qū)域以及形成在阱區(qū)上的重摻雜區(qū)，由這些阱區(qū)和摻雜區(qū)構(gòu)成了雙向三極管器件和雙向SCR器件，兩種器件以并聯(lián)方式連接在被保護的端口之間。本發(fā)明所形成的雙向SCR器件結(jié)構(gòu)簡單，工藝層次少，可集成在CMOS工藝、BICMOS工藝、BCD工藝中；可通過調(diào)整關(guān)鍵注入?yún)^(qū)的濃度獲得較低的完全對稱的雙向觸發(fā)電壓；所形成的雙向半導(dǎo)體器件從輸入端到輸出端存在兩條泄放大電流的路徑，在相同的面積下提高了器件的抗浪涌能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體物理和電子電路技術(shù)領(lǐng)域，涉及半導(dǎo)體集成芯片的ESD保護電路設(shè)計技術(shù)，特別涉及一種雙向的SCR半導(dǎo)體保護器件結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體保護器件是專門設(shè)計用于吸收ESD能量并且保護系統(tǒng)免遭ESD損害的固態(tài)元件，它能快速的泄放掉PAD上的脈沖電流，把PAD的電壓鉗位在一個較低的水平，從而起到保護內(nèi)部電路的作用。目前常用的保護器件是SCR結(jié)構(gòu)，因其內(nèi)部有正反饋回路，導(dǎo)通電阻較小，有很強的ESD電流泄放能力，同時它的維持電壓很低，不易損壞后級電路。其中雙向SCR保護器件因為能同時提供正脈沖電壓模式(PS)和負電壓脈沖模式(NS)下的ESD電流泄放通路而被廣泛應(yīng)用在保護器件領(lǐng)域。

傳統(tǒng)的雙向SCR保護器件其觸發(fā)電壓由兩個阱所形成的PN結(jié)決定，一般為十幾伏以上，難以降低，現(xiàn)今小尺寸CMOS集成電路的工作電壓逐漸降低，往往會發(fā)生ESD觸發(fā)電壓尚未達到SCR的觸發(fā)電壓而內(nèi)部電路已被ESD電壓所破壞的情況，因此需要應(yīng)用低觸發(fā)電壓的防護器件。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種新型低觸發(fā)電壓的雙向SCR半導(dǎo)體保護器件，該結(jié)構(gòu)集合了三極管和SCR兩種器件，具有觸發(fā)電壓低和浪涌能力強的特點。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種新型低觸發(fā)電壓的雙向SCR半導(dǎo)體保護器件，其特征在于：包括襯底區(qū)，阱區(qū)和重摻雜區(qū)；

所述的襯底區(qū)為第一導(dǎo)電類型襯底；

所述的阱區(qū)形成于襯底區(qū)之上，從左至右為依次相鄰的第二導(dǎo)電類型阱區(qū)，第一導(dǎo)電類型阱區(qū)，第二導(dǎo)電類型阱區(qū)；

所述的第二導(dǎo)電類型阱區(qū)內(nèi)有第二導(dǎo)電類型重摻雜區(qū)和第一導(dǎo)電類型重摻雜區(qū)；所述的第一導(dǎo)電類型阱區(qū)內(nèi)有兩個第二導(dǎo)電類型重摻雜區(qū)；

第一導(dǎo)電類型阱區(qū)及其內(nèi)部的第二導(dǎo)電類型重摻雜區(qū)和第二導(dǎo)電類型重摻雜區(qū)構(gòu)成雙向三極管器件；

兩個第二導(dǎo)電類型阱區(qū)及其內(nèi)部的重摻雜區(qū)和第一導(dǎo)電類型阱區(qū)構(gòu)成雙向SCR器件；

一個所述第二導(dǎo)電類型阱區(qū)內(nèi)部的第二導(dǎo)電類型重摻雜區(qū)和第一導(dǎo)電類型重摻雜區(qū)與所述第一導(dǎo)電類型阱區(qū)內(nèi)部的一個第二導(dǎo)電類型重摻雜區(qū)相連作為第一電極；另一個所述第二導(dǎo)電類型阱區(qū)內(nèi)部的第二導(dǎo)電類型重摻雜區(qū)和第一導(dǎo)電類型重摻雜區(qū)與所述第一導(dǎo)電類型阱區(qū)內(nèi)部的另一個第二導(dǎo)電類型重摻雜區(qū)相連作為第二電極。

優(yōu)選地，第一導(dǎo)電類型為P型，第二導(dǎo)電類型為N型。

優(yōu)選地，第一導(dǎo)電類型的襯底區(qū)為P型襯底，電阻率為20Ω.cm～500Ω.cm，近似本征狀態(tài)，以降低整個器件的寄生電容。