一种保护静电放电的硅控整流器制造技术

本发明专利技术提供了一种保护静电放电的ＳＣＲ，包括衬底；至少一个Ｎ阱和／或至少一个Ｐ阱，设于衬底的上方；分别含有至少一个触点的第一Ｎ＋区域和第一Ｐ＋区域，形成于Ｎ阱或Ｎ型衬底，用作ＳＣＲ的阳极；分别含有至少一个触点的第二Ｎ＋区域和第二Ｐ＋区域，形成于Ｐ阱或Ｐ型衬底，用作ＳＣＲ的阴极；第一Ｐ＋区域位于ＳＣＲ的基本中部位置，第一Ｎ＋区域、第二Ｎ＋区域和第二Ｐ＋区域的形状为由内向外依次顺序排列的闭合环状或中空的多边形，其中，第一Ｐ＋区域位于第一Ｎ＋区域的中空部，第一Ｎ＋区域位于第二Ｎ＋区域的中空部，第二Ｎ＋区域位于第二Ｐ＋区域的中空部。本发明专利技术可以更有效的节省面积，更多的提供ＥＳＤ电流路径，使得触发电压更均匀，提高ＥＳＤ防护能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体元件，特别是一种保护静电放电的硅控整流器(Silicon Controlled Rectifier,以下简称SCR)。技术背景随着半导体工艺制程的日益先进，静电放电(electrostatic discharge,以 下简称ESD)的防护越来越受到人们的关注。在众多的防护器件中，SCR由 于其较低的维持电压(holding voltage)使得在相同的面积下，ESD防护能力 更强、更有效。但是由于SCR较高的触发电压，使得大多数设计者望而却 步，不得不选择其它的ESD防护器件。为了改善SCR较高的触发电压 (triggervoltage),目前已经有非常多的经改善的SCR结构，像横向硅控整 流器(lateral SCR，以下简称LSCR),低触发电压的硅控整流器(low voltage triggering SCR，以下简称LVTSCR),改善的横向硅控整流器(modified lateral SCR，以下简称MLSCR)等等。像这些最新的结构，都可以在一定 程度上降低SCR的触发电压，甚至可以通过一些制造工艺上和SCR结构 本身的改进使其触发电压降低至任何所希望的值，可参见专利号为US 7154152的美国专利。这些改进的SCR结构在以后的先进制程中(例如 0.13um， 90nm等)对静电放电(ESD)提供非常有效的保护。传统的SCR，如LSCR， MLSCR， LVTSCR等等，主要是采用条状 结构作为ESD防护器件，如图1-图4所示，虽然对于不同的结构其触发 电压有不同程度的降低，但是仍有可能存在SCR触发不均匀的现象，且 其ESD防护能力是有限的。
技术实现思路
由于现有技术的上述缺陷，目前迫切需要一种ESD防护能力更强， 触发电压更均匀的SCR。本专利技术的目的就在于提供一种这样的保护静电放 电的SCR。鉴于上述目的，本专利技术提供了一种保护静电放电的SCR，包括衬底；至少一个N阱和/或至少一个P阱，设于上述衬底的上方；分别含有至少一个触点的第一 N+区域和第一 P+区域，形成于上述N阱或N型衬底， 用作上述SCR的阳极；分别含有至少一个触点的第二 N+区域和第二 P+ 区域，形成于上述P阱或P型衬底，用作上述SCR的阴极；上述第一P十 区域位于上述SCR的基本中部位置，上述第一N+区域、上述第二N+区 域和上述第二 P+区域的形状为由内向外依次顺序排列的闭合环状或中空 的多边形，其中，上述第一P+区域位于上述第一N+区域的中空部，第一 N+区域位于上述第二 N+区域的中空部，上述第二 N+区域位于上述第二 P+区域的中空部。上述SCR还可以包括由内向外依次顺序排列的呈闭合环状或中空的 多边形的附加第二N+区域、第三N+区域、第三P+区域、附加第三N+区 域、第四N+区域和第四P+区域，上述区域均含有至少一个触点，其中， 附加第二 N+区域位于上述第二 P+区域外侧，与第二 P+区域和第二 N+区 域共同构成上述SCR的阴极，第三N+区域、第三P+区域和附加第三N+ 区域用作上述SCR的另一阳极，第四N+区域和第四P+区域用作上述SCR 的另一阴极。上述用于阳极的N+区域和用于阴极的N+区域之间还可以包括一个 作为触发点的N+区域。上述SCR还可以包括由内向外依次顺序排列的呈闭合环状或中空的 多边形的附加第二N+区域、第三N+区域、第三P+区域、附加第三N+区 域、第四N+区域和第四P+区域，上述区域均含有至少一个触点，其中， 附加第二 N+区域位于上述第二 P+区域外侧，与第二 P+区域和第二 N+区 域共同构成上述SCR的阴极，第三N+区域、第三P+区域和附加第三N十区域用作上述SCR的另一阳极,第四N+区域和第四P+区域用作上述SCR 的另一阴极。上述SCR用于阳极的N+区域和用于阴极的N+区域之间还包括另一 个作为阳极的N+区域，且其下方还包含一P-区域。上述SCR还可以包括 由内向外依次顺序排列的呈闭合环状或中空的多边形的附加第二 N+区 域、第三N+区域、第三P+区域、附加第三N+区域、第四N+区域和第四 P+区域，上述区域均含有至少一个触点，其中，附加第二N+区域位于上 述第二 P+区域外侧，与第二 P+区域和第二 N+区域共同构成上述硅控整流 器的阴极，第三N+区域、第三P+区域和附加第三N+区域用作上述硅控 整流器的另一阳极，第四N+区域和第四P+区域用作上述硅控整流器的另本专利技术的有益效果在于，采用多边形或圆形形成SCR放电回路，新 的SCR结构相当于多个SCR并联，可以更有效的节省面积，更多的提供 ESD电流路径，使得触发电压更均匀，提高ESD防护能力，从而使半导 体元件可以广泛得应用于航空、军用等领域。附图说明图1A和图1B是现有技术中LSCR的结构图。图2A和图2B是现有技术中MLSCR的结构图。图3A和图3B是现有技术中另一种MLSCR的结构图。图4A和图4B是现有技术中LVTSCR的结构图。图5A、图5B和图5C是本专利技术一较佳实施例的LSCR的结构图，其 中图5A为截面图，图5B为各区域是多边形时正视图，图5C为各区域是 环形时的正视图。图6A、图6B和图6C是本专利技术一较佳实施例的MLSCR的结构图， 其中图6A为截面图，图6B为各区域是多边形时正视图，图6C为各区域 是环形时的正视图。图7A、图7B和图7C是本专利技术另一较佳实施例的MLSCR的结构图，其中图7A为截面图，图7B为各区域是多边形时正视图，图7C为各区域 是环形时的正视图。图8A、图8B和图8C是本专利技术一较佳实施例的LVTSCR的结构图， 其中图8A为截面图，图8B为各区域是多边形时正视图，图8C为各区域 是环形时的正视图。具体实施方式现结合附图对本专利技术的较佳实施方式进行详细说明，在本专利技术的实施 例中采用N阱和P阱，衬底可以采用P衬底或其他，在某些工艺中，虽 然只是有单纯的N阱(P衬底)，或者单纯的P阱(N衬底)，本专利技术依然可 以应用，只要将N阱的部分改到N衬底中，或将P阱的部分改到了P衬 底中即可。本专利技术一较佳实施例的LSCR的结构如图5A、图5B和图5C所示， 在上述LSCR中，底部有一个衬底51 ，上述衬底上方有N阱52和P阱53 ， 上述N阱52的上方有由第一N+区域和第一 P+区域形成的SCR的阳极54， 上述P阱53的上方有由第二N+区域和第二P+区域形成的SCR的阴极55， 上述阳极54位于上述衬底51的中央部分，上述阴极55将上述阳极54包 含于其中。上述阳极54和上述阴极55的形状可以分别是如图5B所示的 近似圆形和近似圆环形，或是如图5C所示的多边形和中空的环状多边形， 当然，第一N+区域542、第二N+区域551和第二P+区域552的形状也是 由内向外依次顺序排列的如图5B所示的近似圆环形，或是如图5C所示 的中空的环状多边形，上述第一 P+区域位于上述第一 N+区域的中空部， 第一 N+区域位于上述第二 N+区域的中空部，上述第二 N+区域位于上述 第二P+区域的中空部。SCR可以仅由以上部分构成，也可以包括由类似 结构的阴极和阳极，由内向外依次顺序排列的呈闭合环状或中空的多边形 的附加第二N+区域、第三N+区域、第三P+区域、附加第三N+区域、第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种保护静电放电的硅控整流器，包括衬底；至少一个Ｎ阱和／或至少一个Ｐ阱，设于上述衬底的上方；分别含有至少一个触点的第一Ｎ＋区域和第一Ｐ＋区域，形成于上述Ｎ阱或Ｎ型衬底，用作上述硅控整流器的阳极；分别含有至少一 个触点的第二Ｎ＋区域和第二Ｐ＋区域，形成于上述Ｐ阱或Ｐ型衬底，用作上述硅控整流器的阴极；其特征是，上述第一Ｐ＋区域位于上述硅控整流器的基本中部位置，上述第一Ｎ＋区域、上述第二Ｎ＋区域和上述第二Ｐ＋区域的形状为由内向外依次顺序排列的闭 合环状或中空的多边形，其中，上述第一Ｐ＋区域位于上述第一Ｎ＋区域的中空部，第一Ｎ＋区域位于上述第二Ｎ＋区域的中空部，上述第二Ｎ＋区域位于上述第二Ｐ＋区域的中空部。

【技术特征摘要】
1. 一种保护静电放电的硅控整流器，包括衬底；至少一个N阱和/或至少一个P阱，设于上述衬底的上方；分别含有至少一个触点的第一N+区域和第一P+区域，形成于上述N阱或N型衬底，用作上述硅控整流器的阳极；分别含有至少一个触点的第二N+区域和第二P+区域，形成于上述P阱或P型衬底，用作上述硅控整流器的阴极；其特征是，上述第一P+区域位于上述硅控整流器的基本中部位置，上述第一N+区域、上述第二N+区域和上述第二P+区域的形状为由内向外依次顺序排列的闭合环状或中空的多边形，其中，上述第一P+区域位于上述第一N+区域的中空部，第一N+区域位于上述第二N+区域的中空部，上述第二N+区域位于上述第二P+区域的中空部。2. 根据权利要求1所述的硅控整流器，其特征是还包括由内向外依次顺序排列的呈闭合环状或中空的多边形的附加第二 N+ 区域、第三N+区域、第三P+区域、附加第三N+区域、第四N+区域和第 四P+区域，上述区域均含有至少一个触点，其中，附加第二N+区域位于上述第二P+区域外侧，与第二P+区域和 第二 N+区域共同构成上述硅控整流器的阴极，第三N+区域、第三P+区域和附加第三N+区域用作上述硅控整流器 的另一阳极，第四N+区域和第四P+区域用作上述硅控整流器的另一阴极。3. 根据权利要求1所述的硅控整流器，其特征是上述用于阳极的N+ 区域和用...

【专利技术属性】
技术研发人员：石俊，王政烈，
申请(专利权)人：和舰科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]