[發明專利]一種高維持電壓橫向SCR器件

在審

• 申請號: 201911372211.7
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111092076A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 喬明;張發備;梁龍飛;齊釗;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡

本發明提供一種高維持電壓橫向SCR器件，包括：P型襯底，N型阱區，P型阱區，陽極第一N+接觸區，陽極第一P+接觸區，N+低觸發區，陰極第二P+隔離區，與陰極第二P+隔離區相切的陰極第二N+接觸區，與陰極第二N+接觸區相切的陰極第一P+隔離區，與陰極第一P+隔離區相切的陰極第一N+接觸區，與陰極第一N+接觸區相切的第二P+接觸區，一端與陰極第二N+接觸區相連的第一陰極補償電阻，陽極第一N+接觸區與第一P+接觸區表面用金屬短接構成器件陽極，陰極第一N+接觸區與第二P+接觸區表面用金屬短接并與第一陰極補償電阻另一端相連構成器件陰極，本發明提高了SCR器件的維持電壓，提高器件抗閂鎖能力，改善了器件陰極區電流分布，提高了器件魯棒性。

技術領域

本發明屬于電子科學與技術領域，主要用于靜電泄放(ElectrostaticDischarge，簡稱為ESD)防護技術。進一步說是一種高維持電壓SCR器件。

背景技術

隨著半導體技術的發展和集成電路工藝的提高，集成電路的集成度越來越高，但與此同時，靜電放電(ESD，Electrostatic Discharge)現象對電路的影響也越來越大。如今，ESD防護已經成為芯片設計師們需要重點考慮的問題之一。

SCR(silicon controlled rectifier)器件有著非常出色的電流泄放能力，作為ESD防護器件使用時能夠大大降低ESD模塊占集成電路的面積，降低成本，提高魯棒性。但傳統SCR結構具有強snapback現象，當陽極電壓超過SCR器件的觸發電壓Vt時，該器件將會進入強snapback區，從而將器件兩端電壓鉗位到很低的維持電壓Vh。若電源的負載線與器件的IV特性曲線存在交點，則在ESD脈沖將SCR開啟之后，SCR器件能夠在電路電源的偏置下，維持開啟狀態，使器件發生閂鎖(latch-up)現象，從而使得電路不能正常工作，甚至面臨燒毀的風險。另外，橫向SCR器件在開啟時，由于阱電阻的存在，陰極和陽極寄生三極管發射結結面偏壓并不一致，這將會導致電流在某一側的集中，結面越寬時，該現象越嚴重。

為解決這些問題，我們對傳統SCR器件進行了優化，通過改變陰極發射區寬度及數量，并在各陰極發射區電極增加接觸電阻來平衡阱電阻造成的壓降，使得器件陰極電流在多個陰極發射區中能夠均勻分布，形成了一種新型的SCR器件。該SCR器件在提高維持電壓以改善其抗閂鎖能力的同時，擁有非常優化的器件電流分布。

發明內容

本發明將傳統橫向SCR器件陰極發射區分割成一定數量的多塊發射區，并在各陰極發射區電極上增加接觸電阻，以降低器件陰極區發射效率，提高器件在陰極區的壓降，以此在不改變器件陰極發射區總面積的前提下，提高器件的維持電壓；或在不改變器件維持電壓的前提下，增大器件陰極發射區總面積。使得在提高SCR器件抗閂鎖能力的同時改善器件電流分布，提高器件性能。

為實現上述發明目的，本發明技術方案如下：

一種高維持電壓橫向SCR器件，包括：P型襯底01；P型襯底01內部上方與P型襯底01左側邊緣相切的N型阱區02；P型襯底01內部上方右側與N型阱區02相切的P型阱區03；位于N型阱區02內部上方與N型阱區02左側相切的陽極第一N+接觸區04；位于陽極第一N+接觸區04右側且與陽極第一N+接觸區04相切的第一P+接觸區05；在P型阱區03和N型阱區02交界處注入橫跨兩個阱的N+低觸發區06；位于P型阱區03內部上方的陰極第二P+隔離區22；位于陰極第二P+隔離區22右側且與陰極第二P+隔離區22相切的陰極第二N+接觸區12；位于陰極第二N+接觸區12右側且與陰極第二N+接觸區12相切的陰極第一P+隔離區21；位于陰極第一P+隔離區21右側且與陰極第一P+隔離區21相切的陰極第一N+接觸區11；位于陰極第一N+接觸區11右側且與陰極第一N+接觸區11相切的第二P+接觸區08；一端與陰極第二N+接觸區12表面金屬相連的第一陰極補償電阻R12，陽極第一N+接觸區04與第一P+接觸區05表面用金屬短接，構成器件陽極101，陰極第一N+接觸區11與第二P+接觸區08表面用金屬短接并與第一陰極補償電阻R12另一端相連構成器件陰極102。