低触发电压晶闸管静电保护结构制造技术

本发明专利技术公开了一种低触发电压晶闸管静电保护结构，包括：一ＮＭＯＳ管，形成在ＰＷ中，该ＮＭＯＳ管寄生的由Ｎ＋／ＰＷ／Ｎ＋形成的ＮＰＮ管与由寄生的Ｎ＋／ＰＷ／ＮＷ形成的ＮＰＮ管具有相同的发射极端和基极端；一ＳＣＲ结构，由Ｐ＋／ＮＷ／ＰＷ形成的寄生ＰＮＰ管和由Ｎ＋／ＰＷ／ＮＷ形成的寄生ＮＰＮ管组成；所述ＮＭＯＳ管的漏极通过ＮＷ电阻Ｒｎｗ１与静电端电连接，所述ＳＣＲ结构的触发由该ＮＭＯＳ管和ＮＷ电阻Ｒｎｗ１控制。本发明专利技术既能有效地降低ＳＣＲ静电保护时的触发电压，又可以根据需要调整触发电压，大大方便静电保护设计，还可以根据需要调整本发明专利技术ＳＣＲ结构的电流增益，从而提高其静电保护能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设计一种静电保护器件结构，特别是涉及一种低触发电压晶闸 管静电保护结构。
技术介绍
作为静电保护器件，晶闸管(SCR)比金属-氧化物-半导体场效应管 (M0SFE)有着更强的静电泄放能力， 一般SCR结构的静电泄放能力是 M0SFET的5 7倍。图1所示为高触发电压SCR结构的剖面结构示意图。 在图1中，？+/丽/1^形成的寄生？,管的集电极同时也是附/ ￥^￥形成 的寄生NPN管的基极；同样，N+/PW/NW形成的寄生NPN管的集电极也是 P+/NW/PW形成的寄生PNP管的基极。图1中的寄生NPN和PNP管组成的 等效电路图如图2所示的电路结构。从图1和图2中可以看出，由P+/W/PW 形成的寄生PNP管和N+/PW/NW形成的寄生NPN管共同组成的SCR结构的 触发电压为NW/PW结的反向击穿电压。通常丽/PW结的反向击穿电压比较 高，因此，这种结构的应用受到了很大的限制。图3所示的结构，能有效 地降低SCR静电保护结构的触发电压。由于丽OS管寄生的由N十/PW/N+形 成的NPN管与N+/PW/NW形成的NPN管具有相同的发射极和基极，当由 N十/PW/N+形成的NPN管被触发导通时，N+/PW/NW形成的NPN也同时导通， 从而触发P+/NW/PW形成的寄生PNP管和N+/PW/NW形成的寄生NPN管共同 组成的SCR结构。图4是图3所示SCR结构的等效电路图。从图3和图4可以看出，这种SCR结构的触发电压由于有电阻Rnw的存在，通常要比单 纯的丽0S管寄生NPN管的触发电压要高。而电阻Rnw对于SCR的正常工 作是必须的，必须由电阻Rnw保证P+/NW/PW形成的寄生PNP管的发射极 —基极维持正向偏置。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种低触发电压晶闸管静电保护结 构，既能有效地降低SCR静电保护时的触发电压，还可以根据需要进行自 由调整该触发电压，从而大大方便静电保护设计。为解决上述技术问题，本专利技术的低触发电压晶闸管静电保护结构，包括一NM0S管，形成在PW (P阱)中，该NMOS管寄生的由N十/PW/N+形 成的NPN管与由寄生的N+/PW/NW形成的NPN管具有相同的发射极端和基 极端；一 SCR结构，由P+/NW/PW形成的寄生PNP管和由寄生的N+/PW/NW 形成的NPN管组成，当由N+/PW/N+形成的NPN管触发导通时，由寄生的 ^/ ￥/丽形成的麼1^管也导通；进而触发所述的SCR结构；其中所述丽OS管的漏极通过丽电阻Rnwl与静电端电连接，所述SCR结 构的触发由该醒OS管和丽电阻Rnwl控制。由于采用上述结构，本专利技术的SCR结构，不仅能有效地降低SCR静电 保护时的触发电压，而且其触发电压还可以根据需要进行自由调整，从而 大大方便静电保护设计。本专利技术的SCR结构，其寄生的^〃￥/1^形成的 NPN管和P+/NW/PW形成的PNP管的基区宽度可以根据需要达到最小，因而N+/PW/NW形成的寄生NPN管和P+/NW/PW形成的PNP管共同组成的SCR 静电保护结构的电流增益可以达到最大，从而大大提高整个SCR结构的静 电泄放能力。 附图说明下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明图1是现有的高触发电压晶闸管静电保护结构示意图2是现有的高触发电压晶闸管静电保护结构等效电路示意图3是现有的低触发电压晶闸管静电保护结构示意图4是现有的低触发电压晶闸管静电保护结构等效电路示意图5是本专利技术的低触发电压晶闹管静电保护结构示意图(一)；图6是图5的等效电路示意图7是本专利技术的低触发电压晶闸管静电保护结构示意图(二)； 图8是图7的等效电路示意图9本专利技术的低触发电压晶闸管静电保护结构版图结构示意图(一)； 图10是本专利技术的低触发电压晶闸管静电保护结构版图结构示意图 (二)。具体实施例方式如图5所示，由于丽0S管寄生的由N+zTW/N+形成的NPN管与由寄生 的N+/PW/NW形成的NPN管具有相同的发射极和基极，当由N+ZPW/N+形成 的NPN管触发导通时，由寄生的^/1^/丽形成的， ^也同时导通，从而 触发由P+/NW/PW形成的寄生PNP管和由N+/PW/NW形成的NPN管共同组成 的SCR结构。图6是图5的等效电路图。如图所示，本专利技术的低触发电压晶闸管静电保护结构，包括一画0S管，形成在PW (P阱)中；该丽0S管寄生的由N十/PW/N+形 成的NPN管与由寄生的N+/PW/NW形成的NPN管具有相同的发射极和基极。 所述NMOS管的漏极端通过丽电阻Rnwl与静电端电连接，源极端、栅极 端、衬底端与接地端电连接。丽OS管寄生的NPN管的集电极端与所述丽OS 管的漏极端电连接，丽OS管寄生的NPN管的基极端与所述丽OS管的衬底 引线端通过衬底电阻Rpw电连接。醒OS管寄生的NPN管的发射极端与所 述醒OS的源端电连接至接地端。一 SCR结构，由P+/NW/PW形成的寄生PNP管和由N+/PW/NW形成的寄 生NPN管共同组成。由P+/NW/PW形成的寄生PNP管的发射极端通过P+端 连接至静电端，其集电极端同时也是N+/PW/NW形成的NPN管的基极端， 通过PW电阻Rpw连接至接地端，其基极端同时也是N+/PW/NW形成的NPN 管的集电极端，通过丽(N阱)电阻Rnw连接至静电端，由N十/PW/丽形 成的寄生NPN管发射极端通过N+端连接至接地端。当丽OS管的漏(N+) /衬底(PW)结电离碰撞形成的衬底电流与衬底电 阻Rpw的乘积Vbn达到N+zTW/N+形成的寄生NPN管的基极-发射极导通电 压时，^/ ￥/^+形成的寄生，1^管被触发导通，由于^〃￥/^￥形成的寄 生NPN管与^/ ￥^+形成的NPN管具有相同的基极端和发射极端，因此 N+/PW/NW形成的NPN管也同时被触发导通；N+/PW/NW形成的NPN管的集 电极电流流过丽电阻Rnw形成电压差Vbp，该电压差迅速达到P+/NW/PW 形成的PNP管的发射极-基极开启电压，则P+/M/PW形成的寄生PNP管也 被触发导通，进而所述的SCR结构被触发导通。这种SCR结构的触发是由丽电阻Rnwl和應0S管决定的，而丽电阻 Rnwl的大小可以根据需要进行调整。当NW电阻Rnwl减小时，SCR的触发 电压降低，当NW电阻Rnwl的大小为零时，则可等效为静电端直接与丽OS 的漏端相连，如图7所示。其等效电路图如图8所示。当还需要进一步降 低触发电压时，可以适当减小丽0S管的沟道长度。在图5和图7中，由N+ZPW/N+和由,/ 休/丽形成的两个寄生的NPN 管和由P+/NW/PW形成的寄生PNP管的发射极可以根据需要与丽靠得很 近，从而减小寄生NPN管和PNP管的基区宽度，增强其电流增益，因而可 以大大增强整个SCR结构的静电泄放能力。图9和图10是本专利技术的两种具体实施方案。图9是图5所示的触发 电压可调、高静电泄放能力的低触发电压SCR静电保护结构对应的版图结 构示意图。图10是图7所示的高静电泄放能力的低触发电压SCR静电保 护结构对应的版图结构示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低触发电压晶闸管静电保护结构，包括：　一ＮＭＯＳ管，形成在ＰＷ中，该ＮＭＯＳ管寄生的由Ｎ＋／ＰＷ／Ｎ＋形成的ＮＰＮ管与由寄生的Ｎ＋／ＰＷ／ＮＷ形成的ＮＰＮ管具有相同的发射极端和基极端；　一ＳＣＲ结构，由Ｐ＋／ＮＷ／ＰＷ形成的 寄生ＰＮＰ管和由寄生的Ｎ＋／ＰＷ／ＮＷ形成的ＮＰＮ管组成，当由Ｎ＋／ＰＷ／Ｎ＋形成的ＮＰＮ管触发导通时，由寄生的Ｎ＋／ＰＷ／Ｎ＋形成的ＮＰＮ管也导通；进而触发所述的ＳＣＲ结构；其特征在于：　所述ＮＭＯＳ管的漏极通过ＮＷ电阻Ｒｎｗ１与静 电端电连接，所述ＳＣＲ结构的触发由该ＮＭＯＳ管和ＮＷ电阻Ｒｎｗ１控制。

【技术特征摘要】
1、一种低触发电压晶闸管静电保护结构，包括一NMOS管，形成在PW中，该NMOS管寄生的由N+/PW/N+形成的NPN管与由寄生的N+/PW/NW形成的NPN管具有相同的发射极端和基极端；一SCR结构，由P+/NW/PW形成的寄生PNP管和由寄生的N+/PW/NW形成的NPN管组成，当由N+/PW/N+形成的NPN管触发导通时，由寄生的N+/PW/N...

【专利技术属性】
技术研发人员：田光春，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，
类型：发明
国别省市：31[]