[發明專利]一種用于IC芯片的ESD保護器件及電子裝置

有效

• 申請號: 201810986843.1
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN110867482B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 陳光;李宏偉;馮軍宏;陳祺;李程;王晨坤;張飛龍
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L27/02
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 高偉;張建

本發明提供一種用于IC芯片的ESD保護器件及電子裝置，該ESD保護器件包括：位于半導體襯底中具有第一導電類型的第一區域；位于第一區域中的主可控硅整流器，所述主可控硅整流器包括位于所述第一區域中的陽極側單元和若干位于所述第一區域中的陰極側單元，若干所述陰極側單元布置在陽極側單元周圍，以使來自輸入端的靜電放電電流通過陽極側單元后經由所述陰極側單元從多個方向流至所述參考端；位于所述第一區域中的二極管串，所述二極管串包括若干布置在所述主可控硅整流器周圍的二極管單元，用于輔助觸發所述主可控硅整流器。該ESD保護器件可以適用于各種電壓應用的IC器件，并且改善了多SCR應用中開啟均勻性問題。該電子裝置具有類似的優點。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體而言涉及一種用于IC芯片的ESD保護器件及電子裝置。

背景技術

隨著CMOS工藝連續按比例縮小，由靜電放電(ESD)導致的IC芯片失效已經成為一個重大的可靠性問題，尤其是對于具有超薄柵極氧化層和薄介電層的小型器件而言呈現出更嚴重的ESD破壞趨勢。ESD防護設計在納米級的CMOS技術中變得越來越具有挑戰性和難度。

SCR(可控硅整流器)器件由于其強的ESD魯棒性(robustness)和在單位面積下具有最強的電流泄放能力被廣泛應用于IC的片上靜電放電(ESD)保護。SCR結構可以啟動至再生模式(regenerative?mode)(比常規ESD器件可以通過更大電流)，然而，對于多SCR應用而言，開啟更敏感且不可控的閂鎖現象成為一個瓶頸，即對于多SCR應用，SCR器件的開啟電壓敏感，且各個SCR器件開啟不均勻。

因此，有必要提出一種改進的用于IC芯片的ESD保護結構，其可以勝任工業制造的ESD保護，具備安全性和開啟均勻性。

發明內容

在發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發明的發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

本發明一方面提供一種用于IC芯片的ESD保護器件，位于半導體襯底的一面，用于將靜電放電電流從所述IC芯片的輸入端導入至所述IC芯片的參考端，該ESD保護器件包括：

位于所述半導體襯底中具有第一導電類型的第一區域；

位于所述第一區域中的主可控硅整流器，所述主可控硅整流器包括位于所述第一區域中的陽極側單元和若干位于所述第一區域中的陰極側單元，若干所述陰極側單元布置在所述陽極側單元周圍，以使來自所述輸入端的靜電放電電流通過所述陽極側單元后經由所述陰極側單元從多個方向流至所述參考端；

位于所述第一區域中的二極管串，所述二極管串包括若干布置在所述主可控硅整流器周圍的二極管單元，用于輔助觸發所述主可控硅整流器。

在本發明一實施例中，所述陽極側單元包括位于所述第一區域中的具有第二導電類型的第一阱區，以及位于所述第一阱區中的具有第一導電類型的第一注入區和具有第二導電類型的第二注入區，其中，所述第一注入區呈環繞所述第二注入區布置的環形狀。

在本發明一實施例中，所述陰極側單元包括位于所述第一區域中的具有第二導電類型的第三注入區和具有第一導電類型的第四注入區，其中，所述第三注入區呈環繞所述第四注入區布置的環形狀。

在本發明一實施例中，所述二極管單元包括位于所述第一區域中的具有第二導電類型的第二阱區，以及位于所述第二阱區中的具有第二導電類型的第五注入區和具有第一導電類型的第六注入區，其中，所述第五注入區呈環繞所述第六注入區布置的環形狀。

在本發明一實施例中，所述二極管單元串聯連接在所述第一阱區和所述參考端之間，或者串聯連接在所述輸入端和所述第一區域之間。