窄设计窗口的对称双向可控硅静电防护器件及其制作方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种窄设计窗口的对称双向可控硅静电防护器件及其制作方法，包括：P型衬底，P型外延层，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+注入区、第二P+注入区、第三P+注入区、第四P+注入区、第五P+注入区、第六P+注入区，和N+注入区Ⅰ、P+注入区Ⅱ、P+注入区Ⅲ、P+注入区Ⅳ、P+注入区Ⅴ、P+注入区Ⅵ，第三P+注入区和N+注入区Ⅰ以金属相连；第四P+注入区和N+注入区Ⅵ以金属相连；第一P+注入区、第二P+注入区、第六P+注入区和N+注入区Ⅱ连接在一起并作为器件的阴极，第五P+注入区和N+注入区Ⅱ连接在一起并作为器件的阳极，如此，增加电荷泄放的通路，提高维持电压。

Electrostatic protection device of symmetrical bidirectional thyristor with narrow design window and its fabrication method

【技术实现步骤摘要】
窄设计窗口的对称双向可控硅静电防护器件及其制作方法
本专利技术涉及静电防护领域，特别涉及一种窄设计窗口的对称双向可控硅静电防护器件及其制作方法。
技术介绍
随着半导体工艺的进一步发展，工艺制程的进一步缩小，虽然带来了器件的效能的大幅提高，但是对ESD的防护带来了新的挑战。传统的可控硅器件其触发电压高，易超出设计窗口，维持电压低容易造成闩锁现象，很难适应现代ESD防护器件的设计窗口要求。传统双向可控硅静电防护器件是在传统单向可控硅静电防护器件基础上改良而来的，可认为是两个传统单向可控硅的面对面串联的形成，传统双向可控硅器件正向和反向的工作方式同传统单项可控硅的正向工作方式相同，传统双向可控硅静电防护器件的剖面图如图1所示，其等效电路图如图2所示。当阳极出现静电电压时，第三P阱和第一N阱之间形成正向PN结，电荷由阳极进入第一N阱，第二P阱和第一N阱之间形成反向PN结，当静电电压大于第二P阱和第一N阱之间之间的反向PN结时，PNP三极管导通，形成雪崩电荷，静电电荷由第一N阱流入第二P阱，随后由阴极流出。随着流经第二P阱电荷的增加，在第二P阱和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种窄设计窗口的对称双向可控硅静电防护器件，其特征在于，包括：P型衬底，其中所述P型衬底上方为P型外延层，所述P型外延层内从左到右依次设有第一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型外延层底部有N型埋层；/n所述第一P阱内设有第一P+注入区；/n所述第一N型深阱底部与N型埋层部分相连；/n所述第二P阱内从左至右依次设有第二P+注入区、N+注入区Ⅰ以及N+注入区Ⅱ；/n所述第二N型深阱底部与N型埋层相连，内设有第一N阱，并在所述第一N阱设内从左至右设有第三P+注入区、第四P+注入区；/n所述第二P阱和第一N阱交界处设有N+注入区Ⅲ；/n所述第三P...

【技术特征摘要】
1.一种窄设计窗口的对称双向可控硅静电防护器件，其特征在于，包括：P型衬底，其中所述P型衬底上方为P型外延层，所述P型外延层内从左到右依次设有第一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型外延层底部有N型埋层；
所述第一P阱内设有第一P+注入区；
所述第一N型深阱底部与N型埋层部分相连；
所述第二P阱内从左至右依次设有第二P+注入区、N+注入区Ⅰ以及N+注入区Ⅱ；
所述第二N型深阱底部与N型埋层相连，内设有第一N阱，并在所述第一N阱设内从左至右设有第三P+注入区、第四P+注入区；
所述第二P阱和第一N阱交界处设有N+注入区Ⅲ；
所述第三P阱内从左至右依次设有N+注入区Ⅴ、N+注入区Ⅵ和第五P+注入区；
所述第一N阱注入区和第三P阱交界处设有N+注入区Ⅳ；
所述第三N型深阱底部与N型埋层部分相连；
所述第四P阱内设有第六P+注入区；
所述第三P+注入区和N+注入区Ⅰ以金属相连；第四P+注入区和N+注入区Ⅵ以金属相连；
所述第一P+注入区、第二P+注入区、第六P+注入区和N+注入区Ⅱ连接在一起并作为器件的阴极，第五P+注入区和N+注入区Ⅴ连接在一起并作为器件的阳极。


2.根据权利要求1所述的窄设计窗口的对称双向可控硅静电防护器件，其特征在于，所述第一P+注入区与所述第二P+注入区之间设有第一场氧隔离区，所述第二P+注入区与所述N+注入区Ⅰ之间设有第二场氧隔离区，所述N+注入区Ⅰ与所述N+注入区Ⅱ之间设有第三场氧隔离区，所述N+注入区Ⅱ与所述N+注入区Ⅲ之间设有第四场氧隔离区，所述N+注入区Ⅲ和所述第三P+注入区之间设有第五场氧隔离区，所述第三P+注入区与所述第四P+注入区之间设有第六场氧隔离区，所述第四P+注入区与所述N+注入区Ⅳ之间设有第七场氧隔离区，所述N+注入区Ⅳ与所述N+注入区Ⅴ之间设有第八场氧隔离区，所述N+注入区Ⅴ与所述N+注入区Ⅵ之间设有第九场氧隔离区，所述N+注入区Ⅵ和所述第五P+注入区之间设有第十场氧隔离区，所述第五P+注入区与所述第六P+注入区之间设有第十一场氧隔离区。


3.根据权利要求2所述的窄设计窗口的对称双向可控硅静电防护器件，其特征在于，所述第一场氧隔离区的左侧为于第一P阱表面，中间横跨第一N型深阱，右侧位于第二P阱表面；所述第二、三、四场氧隔离区位于第二P阱表面；所述第五、六、七场氧隔离区位于第一N阱表面；所述第八、九、十场氧隔离区位于第三P阱表面；所述第十一场氧隔离区左侧位于第三P阱表面，中间横跨第三N型深阱，右侧位于第四P阱表面。


4.根据权利要求2所述的窄设计窗口的对称双向可控硅静电防护器件，其特征在于，当高压ESD脉冲到达器件的阳极，器件的阴极接低电位时，所述第五P+注入区和所述N+注入区Ⅵ构成二极管D1，所述第二P+注入区和所述N+注入区Ⅰ构成二极管D2，所述N+注入区Ⅴ、所述第三P阱和所述第二N型深阱构成了横向PNP型三极管Q1，所述第五P+注入区、所述第二N型深阱和所述第二P+注入区构成了纵向NPN型三极管Q2，所述第二N型深阱、所述第二P阱和所述N+注入区Ⅱ构成纵向NPN型三极管Q3，所述N+注入区Ⅲ、所述第二P阱和所述N+注入区Ⅱ构成横向NPN型三极管Q4，所述N+注入区Ⅳ、所述第三P阱和所述N+注入区Ⅴ构成横向NPN型三极管Q5，所述N+注入区Ⅵ...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨浩泽，汪洋，杨红姣，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43