高压SCR型ESD保护结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种高压SCR型ESD保护结构，包括设置于同一P型衬底上的PNP管和NPN管，所述PNP管基极接所述NPN管集电极，所述PNP管集电极接所述NPN管基极，所述PNP管基极、发射极、所述NPN管集电极接阳极，所述NPN管基极、发射极、所述PNP管集电极接阴极，设有用于辅助泄放ESD电流的寄生PNP管，寄生PNP管与所述PNP管、NPN管设置于同一P型衬底上；寄生PNP管发射极、基极接阳极，寄生PNP管集电极接阴极。本实用新型专利技术能够有效提升ESD保护结构的电流泄放能力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
高压SCR型ESD保护结构


[0001]本技术涉及半导体
，尤其是一种高压SCR型ESD保护结构。

技术介绍

[0002]现有技术中，使用最多的ESD保护结构是PN结二极管、GGNMOS、 GDPMOS、SCR、NPN等结构。其中GGNMOS与GDPMOS是一种应用最广泛的ESD保护结构，但是由于其器件面积大，鲁棒性较弱，特别是在高压应用时由于耐压不足需叠加使用，导致其面积过大使设计者很难接受；NPN管做ESD保护结构在芯片中也较为常见，但是由于其触发电压和NPN管本身的集电结击穿电压紧密相关，其存在触发电压高，触发电压由工艺本身决定，不能灵活调整。
[0003]图1为常见的SCR保护结构图，可看做是两个双极管，N－WELL(N 阱区)里面的P+(P+掺杂区)作为发射极，N－WELL作为基区，P－WELL (P阱区)作为集电极，这就构成了一个PNP晶体管，另一个NPN晶体管是P－WELL里面的N+(N+掺杂区)做发射极，P－WELL做基区，N－WELL 做集电极，其原理图如图2所示，当SCR作为ESD保护电路时，它是作为一个两端器件被连接，阳极(Anode)和N－WELL连接，阴极(Cathode) 和P－WELL连接。当N－WELL和P－WELL之间的PN结雪崩击穿才能触发 SCR，当N－WELL和P－WELL发生雪崩击穿时，击穿电流流过电阻Rnwell 和电阻Rpwell使PNP管和NPN管均导通形成放电回路SCR。其触发电压定义为N－well和P－well之间的雪崩击穿电压，该电压由工艺决定；维持电压主要依赖于PNP管与NPN管的基极B的宽度，也就是正负极间距L和电阻Rwell，综合考虑L由于面积原因受限，电阻Rnwell又由Nwell浓度决定，工艺一旦确定后，L和Nwell均不可再变，所以在CMOS工艺中SCR的维持电压典型值在2V～5V之间，其电流电压曲线如图3所示。

技术实现思路

[0004]本技术的专利技术目的在于提供一种高压SCR型ESD保护结构，能够有效提升ESD保护结构的电流泄放能力。
[0005]实现本技术专利技术目的的技术方案：
[0006]一种高压SCR型ESD保护结构，包括设置于同一P型衬底上的PNP 管和NPN管，所述PNP管基极接所述NPN管集电极，所述PNP管集电极接所述NPN管基极，所述PNP管基极、发射极、所述NPN管集电极接阳极，所述NPN管基极、发射极、所述PNP管集电极接阴极，设有用于辅助泄放ESD电流的寄生PNP管，寄生PNP管与所述PNP管、NPN 管设置于同一P型衬底上；寄生PNP管发射极、基极接阳极，寄生PNP 管集电极接阴极。
[0007]进一步地，所述NPN管基极与阴极之间接有调节电阻，所述调节电阻用于调节所述NPN管的触发电压。
[0008]进一步地，P型衬底上方设有第一P阱区和N阱区，第一P阱区上部设有第一P+掺杂区和第一N+掺杂区，N阱区上部设有第二P+掺杂区和第二N+掺杂区；所述N阱区作为所述NPN管的集电极与所述PNP管的基极；所述第一P+掺杂区为所述PNP管的发射极；所述第一P阱区作为所述NPN管的基极与PNP管的集电极；所述第一N+掺杂区作为所述NPN管的发射极。
[0009]进一步地，P型衬底上方设有第二P阱区，第二P阱区上部设有第三P+掺杂区，N阱区上部设有第三N+掺杂区，第二P阱区作为所述寄生PNP管的集电极，所述N阱区作为所述寄生PNP管的基极，所述第二P+掺杂区作为所述寄生PNP管的发射极。
[0010]进一步地，所述N阱区包括高压阱区、中压阱区和低压阱区，所述高压阱区位于最下方，包含中压阱区和低压阱区，所述中压阱区有一部分位于所述低压阱区的下方，所述第二P+掺杂区位于所述中压阱区的上部；所述低压阱区用于调节所述寄生PNP管的维持电压。
[0011]进一步地，所述低压阱区包括第一低压阱区和第二低压阱区，第二N+掺杂区位于第一低压阱区上部，第三N+掺杂区位于第二低压阱区上部。
[0012]本技术具有的有益效果：
[0013]本技术设有用于辅助泄放ESD电流的寄生PNP管，寄生PNP 管与所述PNP管、NPN管设置于同一P型衬底上；寄生PNP管发射极、基极接阳极，寄生PNP管集电极接阴极。本技术设置寄生PNP管，起到辅助泄放ESD电流的作用，有效提高ESD的电流泄放能力。
[0014]本技术所述NPN管基极与阴极之间接有调节电阻，所述调节电阻用于调节所述NPN管的触发电压。本技术通过设置调节电阻，可以实现调节ESD保护结构的触发电压。
[0015]本技术P型衬底上方设有第一P阱区和N阱区，第一P阱区上部设有第一P+掺杂区和第一N+掺杂区，N阱区上部设有第二P+掺杂区和第二N+掺杂区；所述N阱区作为所述NPN管的集电极与所述PNP 管的基极；所述第一P+掺杂区为所述PNP管的发射极；所述第一P阱区作为所述NPN管的基极与PNP管的集电极；所述第二N+掺杂区作为所述NPN管的发射极。所述N阱区包括高压阱区、中压阱区和低压阱区，所述高压阱区位于最下方，包含中压阱区和低压阱区，所述中压阱区有一部分位于所述低压阱区的下方，所述第二P+掺杂区位于所述中压阱区的上部；所述低压阱区用于调节所述寄生PNP管的维持电压。本技术N阱区包括高压阱区、中压阱区和低压阱区，通过设置低压阱区，使得在不增加面积的基础上最大程度的增加了PNP与NPN晶体管的基极B的宽度(即正负极间距L)，从而提高ESD保护结构的维持电压。
附图说明
[0016]图1是现有SCR型ESD保护结构的结构示意图；
[0017]图2是现有SCR型ESD保护结构的电路原理图；
[0018]图3是现有SCR型ESD保护结构的电流－电压关系图；
[0019]图4是本技术SCR型ESD保护结构的结构示意图；
[0020]图5是本技术SCR型ESD保护结构的电路原理图；
[0021]图6是本技术SCR型ESD保护结构的电流－电压关系图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图所示的实施方式对本技术进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本技术的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本技术的保护范围之内。
[0023]如图5、图4所示，高压SCR型ESD保护结构包括设置于同一P 型衬底Psub上的PNP管
T1和NPN管T2，所述PNP管T1基极接所述 NPN管T2集电极，所述PNP管T1集电极接所述NPN管T2基极，所述PNP管T1基极、发射极、所述NPN管T2集电极接阳极Anode，所述NPN管T2基极、发射极、所述PNP管T1集电极接阴极Cathode，此为现有技术。设有用于辅助泄放ESD电流的寄生PNP管T3，寄生 PNP管T3与所述PNP管T1、NPN管T2设置于同一P型衬底Psub上；寄生PNP管T3发射极、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压SCR型ESD保护结构，包括设置于同一P型衬底上的PNP管(T1)和NPN管(T2)，所述PNP管(T1)基极接所述NPN管(T2)集电极，所述PNP管(T1)集电极接所述NPN管(T2)基极，所述PNP管(T1)基极、发射极、所述NPN管(T2)集电极接阳极，所述NPN管(T2)基极、发射极、所述PNP管(T1)集电极接阴极，其特征在于：设有用于辅助泄放ESD电流的寄生PNP管(T3)，寄生PNP管(T3)与所述PNP管(T1)、NPN管(T2)设置于同一P型衬底上；寄生PNP管(T3)发射极、基极接阳极，寄生PNP管(T3)集电极接阴极。2.根据权利要求1所述的高压SCR型ESD保护结构，其特征在于：所述NPN管(T2)基极与阴极之间接有调节电阻(Rpoly)，所述调节电阻(Rpoly)用于调节所述NPN管(T2)的触发电压。3.根据权利要求1所述的高压SCR型ESD保护结构，其特征在于：P型衬底上方设有第一P阱区(10)和N阱区，第一P阱区(10)上部设有第一P+掺杂区(04)和第一N+掺杂区(02)，N阱区上部设有第二P+掺杂区(03)和第二N+掺杂区(01)；所述N阱区作为所述NPN管(T2)的集电极与所述PNP管(T1)的基极；所述第一P+掺杂区(04)为所述PNP管(T1...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵克翔，
申请(专利权)人：无锡市晶源微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：