[發(fā)明專利]窄設(shè)計(jì)窗口的對稱雙向可控硅靜電防護(hù)器件及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010193302.0
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111341844B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊浩澤;汪洋;楊紅姣
• 申請（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號: H01L29/74
• 分類號: H01L29/74;H01L29/747;H01L29/06;H01L23/60
• 代理公司: 深圳市華勤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44426
• 代理人: 隆毅

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種窄設(shè)計(jì)窗口的對稱雙向可控硅靜電防護(hù)器件及其制作方法，包括：P型襯底，P型外延層，第一P阱、第二P阱、第三P阱、第四P阱，第一N型深阱、第二N型深阱、第三N型深阱，第一P+注入?yún)^(qū)、第二P+注入?yún)^(qū)、第三P+注入?yún)^(qū)、第四P+注入?yún)^(qū)、第五P+注入?yún)^(qū)、第六P+注入?yún)^(qū)，和N+注入?yún)^(qū)Ⅰ、P+注入?yún)^(qū)Ⅱ、P+注入?yún)^(qū)Ⅲ、P+注入?yún)^(qū)Ⅳ、P+注入?yún)^(qū)Ⅴ、P+注入?yún)^(qū)Ⅵ，第三P+注入?yún)^(qū)和N+注入?yún)^(qū)Ⅰ以金屬相連；第四P+注入?yún)^(qū)和N+注入?yún)^(qū)Ⅵ以金屬相連；第一P+注入?yún)^(qū)、第二P+注入?yún)^(qū)、第六P+注入?yún)^(qū)和N+注入?yún)^(qū)Ⅱ連接在一起并作為器件的陰極，第五P+注入?yún)^(qū)和N+注入?yún)^(qū)Ⅱ連接在一起并作為器件的陽極，如此，增加電荷泄放的通路，提高維持電壓。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及靜電防護(hù)領(lǐng)域，特別涉及一種窄設(shè)計(jì)窗口的對稱雙向可控硅靜電防護(hù)器件及其制作方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體工藝的進(jìn)一步發(fā)展，工藝制程的進(jìn)一步縮小，雖然帶來了器件的效能的大幅提高，但是對ESD的防護(hù)帶來了新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的可控硅器件其觸發(fā)電壓高，易超出設(shè)計(jì)窗口，維持電壓低容易造成閂鎖現(xiàn)象，很難適應(yīng)現(xiàn)代ESD防護(hù)器件的設(shè)計(jì)窗口要求。

傳統(tǒng)雙向可控硅靜電防護(hù)器件是在傳統(tǒng)單向可控硅靜電防護(hù)器件基礎(chǔ)上改良而來的，可認(rèn)為是兩個(gè)傳統(tǒng)單向可控硅的面對面串聯(lián)的形成，傳統(tǒng)雙向可控硅器件正向和反向的工作方式同傳統(tǒng)單項(xiàng)可控硅的正向工作方式相同，傳統(tǒng)雙向可控硅靜電防護(hù)器件的剖面圖如圖1所示，其等效電路圖如圖2所示。當(dāng)陽極出現(xiàn)靜電電壓時(shí)，第三P阱和第一N阱之間形成正向PN結(jié)，電荷由陽極進(jìn)入第一N阱，第二P阱和第一N阱之間形成反向PN結(jié)，當(dāng)靜電電壓大于第二P阱和第一N阱之間之間的反向PN結(jié)時(shí)，PNP三極管導(dǎo)通，形成雪崩電荷，靜電電荷由第一N阱流入第二P阱，隨后由陰極流出。隨著流經(jīng)第二P阱電荷的增加，在第二P阱和N+注入?yún)^(qū)Ⅰ之間形成正向?qū)妷海琋PN三極管Q3的bc之間導(dǎo)通，NPN三極管Q3導(dǎo)通。此時(shí)三極管Q2、Q3的導(dǎo)通，構(gòu)成正反饋回路。在形成正反饋回路之后，即使沒有雪崩電流，由于三極管的導(dǎo)通，也可以形成電荷泄放路徑。當(dāng)傳統(tǒng)的雙向可控硅靜電防護(hù)器件的陰極出現(xiàn)靜電電壓時(shí)，工作原理與正向基本相同，但是產(chǎn)生雪崩的區(qū)域不同。當(dāng)陰極出現(xiàn)靜電電壓時(shí)，第一N阱與第三P阱之間的反向PN結(jié)發(fā)生雪崩擊穿，使得PNP三極管Q2與NPN三極管Q1導(dǎo)通，形成正反饋泄放靜電路徑。

傳統(tǒng)的SCR結(jié)構(gòu)的高觸發(fā)電壓易于超出設(shè)計(jì)窗口的上限，而低觸發(fā)電壓易造成閂鎖現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種窄設(shè)計(jì)窗口的對稱雙向可控硅靜電防護(hù)器件及其制作方法，增加電荷泄放的通路，提高維持電壓。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種窄設(shè)計(jì)窗口的對稱雙向可控硅靜電防護(hù)器件，包括：P型襯底，其中所述P型襯底上方為P型外延層，所述P型外延層內(nèi)從左到右依次設(shè)有第一P阱，第一N型深阱，第二P阱，第二N型深阱，第三P阱，第三N型深阱，第四P阱，所述P型外延層底部有N型埋層；

所述第一P阱內(nèi)設(shè)有第一P+注入?yún)^(qū)；

所述第一N型深阱底部與N型埋層部分相連；

所述第二P阱內(nèi)從左至右依次設(shè)有第二P+注入?yún)^(qū)、N+注入?yún)^(qū)Ⅰ以及N+注入?yún)^(qū)Ⅱ；

所述第二N型深阱底部與N型埋層相連，內(nèi)設(shè)有第一N阱，并在所述第一N阱設(shè)內(nèi)從左至右設(shè)有第三P+注入?yún)^(qū)、第四P+注入?yún)^(qū)；

所述第二P阱和第一N阱交界處設(shè)有N+注入?yún)^(qū)Ⅲ；

所述第三P阱內(nèi)從左至右依次設(shè)有N+注入?yún)^(qū)Ⅴ、N+注入?yún)^(qū)Ⅵ和第五P+注入?yún)^(qū)；

所述第一N阱注入?yún)^(qū)和第三P阱交界處設(shè)有N+注入?yún)^(qū)Ⅳ；

所述第三N型深阱底部與N型埋層部分相連；

所述第四P阱內(nèi)設(shè)有第六P+注入?yún)^(qū)；