一种双向ESD保护器件及电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种双向ESD保护器件及电子装置，该双向ESD保护器件包括：形成在半导体衬底中的第一阱区、第二阱区和第三阱区；在第一阱区和第二阱区的每一个中形成的至少两个第一注入区和至少两个第二注入区，至少两个第一注入区沿第一阱区/第二阱区的长度方向排列且间隔布置，至少两个第二注入区沿第一阱区/第二阱区的长度方向排列且间隔布置，第一注入区和第二注入区位于不同的直线上且彼此错开一定距离；形成在第一阱区和第三阱区的交界处以及第二阱区和第三阱区的交界处的第三注入区。该ESD保护器件可以在具有相对较高维持电压的同时，ESD鲁棒性对比之前的结构大大提高。该电子装置具有类似的优点。装置具有类似的优点。装置具有类似的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种双向ESD保护器件及电子装置


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体而言涉及一种双向ESD保护器件及电子装置。

技术介绍

[0002]随着CMOS工艺连续按比例缩小，由静电放电(ESD)导致的IC芯片失效已经成为一个重大的可靠性问题，尤其是对于具有超薄栅极氧化层和薄介电层的小型器件而言呈现出更严重的ESD破坏趋势。ESD防护设计在纳米级的CMOS技术中变得越来越具有挑战性和难度。ESD放电常见有四种模式，分别为：1、PS模式：正ESD脉冲出现在IO口(例如输入端)，IO口对地放电；2、NS：负ESD脉冲出现在IO口，地对IO口放电；3、ND：负ESD脉冲出现在IO口，VDD对IO口放电；4、PD：正ESD脉冲出现在IO口，IO口对VDD放电。上述放电模式的ESD电流方向示意如图1所示。由图1可知，对于能够提供单向保护的器件，要满足完整的ESD防护设计需求，至少需要四个器件；而对于能够提供双向则最少需两个器件就可实现。
[0003]SCR(Silicon Controlled Rectifier，硅控整流器)作为一种常用的ESD(Electro-Static Discharge)防护器件，广泛用于各种ESD防护设计之中。然而，传统的ESD器件只能提供单向的保护，要设计完整保护方案需要大量的器件来实现，且占用过多的layout面积。因此能够提供多向保护的新器件越来越受到关注。通过改进SCR结构，使其能够提供双向保护是一个发展方向，但其传统双向结构因为靠P阱和N阱的结击穿触发，导致触发电压过高，触发之后，又因为SCR路径中的闩锁结构进入深度正反馈，导致其维持电压过低，这样ESD设计窗口过大，需要调整才能用来做防护。
[0004]因此，有必要对SCR构成的双向ESD保护器件进行改进，以使其具有相对较高维持电压的同时，ESD鲁棒性对比之前的结构大大提高。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种双向ESD保护器件及电子装置，其可以在具有相对较高维持电压的同时，ESD鲁棒性对比之前的结构大大提高。
[0006]本专利技术一方面提供一种双向ESD保护器件，该双向ESD保护器件形成在半导体衬底上，该双向ESD保护器件包括：
[0007]形成在所述半导体衬底中的具有第一导电类型的第一阱区和第二阱区；
[0008]形成在所述半导体衬底中的具有第二导电类型的第三阱区，所述第三阱区位于所述第一阱区和第二阱区之间且与所述第一阱区和第二阱区位于同一直线上，所述第二导电类型与所述第一导电类型相反；
[0009]在所述第一阱区和第二阱区的每一个中形成的至少两个第一注入区和至少两个第二注入区，所述第一注入区具有第一导电类型，所述第二注入区具有第二导电类型，所述至少两个第一注入区沿所述第一阱区/第二阱区的长度方向排列且间隔布置，所述至少两个第二注入区沿所述第一阱区/第二阱区的长度方向排列且间隔布置，所述第一注入区和所述第二注入区位于不同的直线上且彼此错开一定距离；
[0010]形成在所述第一阱区和所述第三阱区的交界处以及所述第二阱区和所述第三阱区的交界处的第三注入区，所述第三注入区具有第一导电类型，所述第三注入区沿所述第一阱区/第二阱区的长度方向延伸；
[0011]所述第一注入区、第二注入区、第三注入区以及所述第一阱区、第二阱区和第三阱区构成双向SCR器件，所述第一阱区中的所述第一注入区和第二注入区用作所述SCR器件的阳极和阴极其中之一，所述第二阱区中的所述第一注入区和第二注入区用作所述SCR器件的阳极和阴极其中另一。
[0012]在本专利技术一实施例中，所述第一注入区与所述第二注入区相比更靠近所述第三阱区。
[0013]在本专利技术一实施例中，所述第二注入区与所述第一注入区相比更靠近所述第三阱区。
[0014]在本专利技术一实施例中，所述第三注入区形成在所述第一阱区和第二阱区中，并且紧邻所述第三阱区。
[0015]在本专利技术一实施例中，所述第三注入区形成在所述第三阱区中，并且紧邻所述第一阱区和第二阱区。
[0016]在本专利技术一实施例中，所述第三注入区横跨所述第一阱区和第三阱区或横跨所述第二阱区和第三阱区。
[0017]在本专利技术一实施例中，所述第一注入区和所述第二注入区在所述第一阱区/第二阱区的宽度方向上彼此错开。
[0018]在本专利技术一实施例中，还包括：形成在所述半导体衬底中的位于所述第一阱区和第二阱区之下的埋层，所述埋层具有第二导电类型。
[0019]在本专利技术一实施例中，所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型。
[0020]在本专利技术一实施例中，在所述第一注入区和第二注入区与所述第三注入区之间设置有隔离结构。
[0021]根据本专利技术的双向ESD保护器件，由于将用作阳极和阴极的第一注入区和第二注入区设置为多个沿阱区长度方向排列且间隔布置的第一注入区和多个沿阱区长度方向排列且间隔布置的第二注入区，并且第一注入区和第二注入区位于不同的直线上并彼此错开一定距离，且第一注入区和第二注入区在阱区的宽度方向上彼此错开，从而使得双向ESD保护器件在具有相对较高维持电压的同时，ESD鲁棒性对比之前的结构大大提高，可以提高一倍以上的ESD鲁棒性。
[0022]本专利技术再一方面提供一种电子装置，其包括如上所述的双向ESD保护器件以及与所述ESD保护器件相连接的电子组件。
[0023]本专利技术提出的电子装置，由于具有上述双向ESD保护器件，因而具有类似的优点。
附图说明
[0024]本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。
[0025]附图中：
[0026]图1示出ESD防护器件放电电流示意图；
[0027]图2A示出目前一种单向SCR器件的示意性剖视图及等效电路图；
[0028]图2B示出目前一种双向SCR器件的示意性剖面图及等效电路图；
[0029]图3A示出一种双向SCR器件的示意性剖视图及等效电路图；
[0030]图3B示出图3A所示双向SCR器件的示意性俯视图；
[0031]图4A示出一种双向SCR器件的示意性剖视图及等效电路图；
[0032]图4B示出图4A所示双向SCR器件的示意性俯视图；
[0033]图5A示出一种双向SCR器件的示意性剖视图及等效电路图；
[0034]图5B示出图5A所示双向SCR器件的示意性俯视图；
[0035]图6A示出根据本专利技术实施例的一种双向ESD保护器件的示意性俯视图；
[0036]图6B示出图6A所示双向ESD保护器件示意性剖视图及等效电路图；
[0037]图6C示出根据本专利技术实施例的另一种双向ESD保护器件的示意性俯视图；
[0038]图7示出图5A、图6A和图6C所示的双向ESD保护器件的TLP测试结果图示；
[0039]图8示出根据本专利技术实施例的电子装置的示意图。
具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向ESD保护器件，该双向ESD保护器件形成在半导体衬底上，其特征在于，该双向ESD保护器件包括：形成在所述半导体衬底中的具有第一导电类型的第一阱区和第二阱区；形成在所述半导体衬底中的具有第二导电类型的第三阱区，所述第三阱区位于所述第一阱区和第二阱区之间且与所述第一阱区和第二阱区位于同一直线上，所述第二导电类型与所述第一导电类型相反；在所述第一阱区和第二阱区的每一个中形成的至少两个第一注入区和至少两个第二注入区，所述第一注入区具有第一导电类型，所述第二注入区具有第二导电类型，所述至少两个第一注入区沿所述第一阱区/第二阱区的长度方向排列且间隔布置，所述至少两个第二注入区沿所述第一阱区/第二阱区的长度方向排列且间隔布置，所述第一注入区和所述第二注入区位于不同的直线上且彼此错开一定距离；形成在所述第一阱区和所述第三阱区的交界处以及所述第二阱区和所述第三阱区的交界处的第三注入区，所述第三注入区具有第一导电类型，所述第三注入区沿所述第一阱区/第二阱区的长度方向延伸；所述第一注入区、第二注入区、第三注入区以及所述第一阱区、第二阱区和第三阱区构成双向SCR器件，所述第一阱区中的所述第一注入区和第二注入区用作所述SCR器件的阳极和阴极其中之一，所述第二阱区中的所述第一注入区和第二注入区用作所述SCR器件的阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁旦业，汪广羊，
申请(专利权)人：无锡华润上华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：