高维持低阻均匀导通双向可控硅静电防护器件及制作方法技术

本发明专利技术实施例提供一种高维持低阻均匀导通双向可控硅静电防护器件及制作方法，第一P+注入区、第一N+注入区、第二N+注入区与第三N+注入区通过导线直接相连作为器件的阳极，第二P+注入区、第四N+注入区、第五N+注入区与第六N+注入区通过导线直接相连并作为器件的阴极；第一浮空P+注入区设置于第一P阱内的第三N+注入区右侧，第四浮空P+注入区设置于第二P阱内的第四N+注入区左侧；所述第一P阱和第二P阱之间设有N型阱，N型阱中间位置设有浮空N+注入区，第二浮空P+注入区和第三浮空P+注入区分别设置横跨在第一P阱、N型阱和第二P阱中间位置，第二浮空P+注入区和浮空N+注入区之间设有第一栅极，第三浮空P+注入区和浮空N+注入区之间设有第二栅极。设有第二栅极。设有第二栅极。

【技术实现步骤摘要】
高维持低阻均匀导通双向可控硅静电防护器件及制作方法


[0001]本专利技术涉及静电防护领域，尤其涉及一种高维持低阻均匀导通双向可控硅静电防护器件及其制作方法。

技术介绍

[0002]随着半导体制程工艺的进步，静电释放(Electro
‑
Static discharge，ESD)造成集成电路芯片以及电子产品失效的情况愈加严重了。对电子产品以及集成电路芯片进行ESD防护成为了产品工程师们面临的主要难题之一。
[0003]传统的可控硅器件(Silicon Controlled Rectifier，SCR)与其他ESD器件相比，其自身具有双电导调制机构，单位面积泄放效率高，单位寄生电容小，能够用较小的面积达到非常高的鲁棒性等优点。但是传统可控硅器件存在着触发电压过高，器件触发之后的维持电压过低等缺点，触发电压过高会导致防护器件不能及时地保护内核电路，维持电压过低会引起器件出现闩锁效应，导致ESD防护器件作用无法正常发挥作用，无法保证I/O端口传输信号的完整性。
[0004]双向可控硅器件是在传统可控硅基础上改良而来的，具有对称的结构布局，其工作原理与传统单向可控硅相同，可以分别在正反两个方向对电压进行箝位。传统的双向可控硅静电防护器件的剖面图见图1，其等效电路图见图2。当ESD脉冲加在双向SCR阳极时，N型阱与第三浮空P+注入区形成反偏PN节。当这个脉冲电压高于这个PN结的雪崩击穿电压的时候，器件的内部就会产生大量的雪崩电流，电流的流通路径为经过第二P阱寄生电阻流向了另一端，既阴极。当这个寄生的阱电阻两端的电压高于纵向NPN三极管的正向的导通电压的时候，此三极管开启。此三极管开通后，为横向PNP三极管提供基极电流，横向PNP三极管也开启后，也为纵向NPN三极管提供基极电流，构成正反馈回路。当两个寄生三极管完全开启后，低阻的SCR通路也会完全开启并参与泄放ESD电流。双向SCR为一个对称结构，当阴极出现ESD脉冲的时候，N型深阱与第二P+注入区产生的PN结雪崩击穿，使得PNP三极管与NPN三极管先后导通泄放静电。但是传统SCR存在着触发电压高、导通电阻高以及低维持电压的缺点，触发电压高和导通电阻高会导致器件容易超出设计窗口，维持电压低容易发生闩锁效应。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了结构简单的高维持低阻均匀导通双向可控硅静电防护器件及其制作方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：
[0007]本专利技术实施例提供的一种高维持低阻均匀导通双向可控硅静电防护器件，包括P型衬底；
[0008]所述P型衬底中设有N型埋层；
[0009]所述N型埋层上方中间为N型阱；
[0010]所述N型埋层左侧设有第一P阱，所述N型埋层右侧设有第二P阱；
[0011]所述第一P阱内设有第一P+注入区、所述第一N+注入区、第二N+注入区与第三N+注入区，其中，所述第一P+注入区位于所述第一P阱左侧，所述第一N+注入区位于所述第一P+注入区右侧并贴合在一起，所述第二N+注入区位于所述第一N+注入区的右侧，所述第三N+注入区位于所述第二N+注入区的右侧；
[0012]所述第二P阱内设有第二P+注入区、第四N+注入区、第五N+注入区与第六N+注入区，其中，所述第二P+注入区位于所述第二P阱右侧，所述第六N+注入区位于所述第二P+注入区左侧并贴合在一起，所述第五N+注入区位于所述第六N+注入区的左侧，所述第四N+注入区位于所述第五N+注入区的左侧；
[0013]所述第一P阱和所述第二P阱之间设有N型阱，所述N型阱中间位置设有浮空N+注入区，同时，第二浮空P+注入区横跨在所述第一P阱和N阱之间，第三浮空P+注入区横跨在所述N阱和第二P阱之间；所述第一栅极和第二栅极分别在N阱上方的两侧；
[0014]所述N型埋层的上方的左侧和右侧分别设有第一高压N阱和第二高压N阱；
[0015]所述第一P+注入区和所述第一N+注入区、第二N+注入区与第三N+注入区连接在一起并作为器件的阳极，所述第四N+注入区、第五N+注入区与第六N+注入区和所述第二P+注入区连接在一起并作为器件的阴极。
[0016]其中，所述第一场氧隔离区左侧与所述P型衬底左侧边缘接触，所述第一场氧隔离区右侧与所述第一P+注入区左侧接触，所述第一P+注入区右侧与所述第一N+注入区左侧连接，所述第一N+注入区右侧与所述第二场氧隔离区左侧接触，所述第二场氧隔离区右侧与所述第二N+注入区左侧接触，所述第二N+注入区的右侧与所述第三场氧隔离区左侧接触，所述第三场氧隔离区右侧与所述第三N+注入区左侧接触，所述第三N+注入区的右侧与所述第四场氧隔离区左侧接触，所述第四场氧隔离区右侧与所述第一浮空P+注入区左侧接触，所述第一浮空P+注入区的右侧与所述第五场氧隔离区左侧接触，所述第五场氧隔离区右侧与所述第二浮空P+注入区左侧接触，所述第二浮空P+注入区横跨在第一P阱和所述N阱之间；所述第二浮空P+注入区的右侧与所述第一栅极左侧接触，所述第一栅极的右侧与浮空N+注入区左侧接触，所述浮空N+注入区右侧与第二栅极左侧接触，所述第二栅极右侧与第三浮空P+注入区左侧接触，所述第三浮空P+注入区横跨在所述N阱和第二P阱之间；所述第三浮空P+注入区右侧与所述第六场氧隔离区左侧接触，所述第六场氧隔离区的右侧与所述第四浮空P+注入区左侧接触，所述第四浮空P+注入区右侧与所述第七场氧隔离区左侧接触，所述第七场氧隔离区右侧与所述第四N+注入区左侧连接，所述第四N+注入区右侧与所述第八场氧隔离区左侧接触，所述第八场氧隔离区右侧与所述第五N+注入区左侧接触，所述第五N+注入区的右侧与所述第九场氧隔离区左侧接触，所述第九场氧隔离区右侧与所述第六N+注入区左侧接触，所述第六N+注入区右侧与所述第二P+注入区左侧连接，所述第十场氧隔离区右侧与所述P型衬底右侧边缘接触。
[0017]其中，所述第一场氧隔离区的左部位于所述P型衬底的表面，所述第一场氧隔离区右部位于所述第一P阱的表面；所述第十场氧隔离区左部位于所述第二P阱的表面，所述第十场氧隔离区右部位于所述P型衬底的表面；所述第二场氧隔离区、所述第三场氧隔离区、第四场氧隔离区和所述第五场氧隔离区位于所述第一P阱的表面，所述第六场氧隔离区、第七场氧隔离区、第八场氧隔离区和所述第九场氧隔离区位于所述第二P阱的表面。
[0018]其中，当高压ESD脉冲到达器件的阳极，器件的阴极接低电位时，所述第一N+注入区、所述第一P阱、所述N型阱构成了纵向NPN型三极管，所述第一P阱、所述N型阱、所述第二P阱构成横向PNP型三极管结构，所述第二N+注入区、所述第二P阱、所述N型阱构成了纵向NPN型三极管，所述第一P阱、所述N型埋层、所述第二P阱构成横向PNP型三极管。
[0019]其中，当高压ESD脉冲到达器件的阳极时，器件阴极接低电位，ESD电流沿着所述第一P+注入区流入所述第一P阱、所述N阱、所述第二P阱再到所述第二P+注入区，当ESD电流增大到一定的值时，所述N阱和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高维持低阻均匀导通双向可控硅静电防护器件，其特征在于，包括P型衬底；所述P型衬底中设有N型埋层；所述N型埋层上方中间为N型阱；所述N型埋层左侧设有第一P阱，所述N型埋层右侧设有第二P阱；所述第一P阱内设有第一P+注入区、第一N+注入区，第二N+注入区和第三N+注入区，其中，所述第一P+注入区位于所述第一P阱左侧，所述第一N+注入区位于所述第一P+注入区右侧并贴合在一起，所述第二N+注入区位于所述第一N+注入区的右侧，所述第三N+注入区位于所述第二N+注入区的右侧；所述第二P阱内设有第二P+注入区、第四N+注入区、第五N+注入区和第六N+注入区，其中，所述第二P+注入区位于所述第二P阱右侧，所述第六N+注入区位于所述第二P+注入区左侧并贴合在一起，所述第五N+注入区位于所述第六N+注入区的左侧，所述第四N+注入区位于所述第五N+注入区的左侧，同时，所述第三N+注入区与所述第二N+注入区通过金属导线直接连接；所述第一P阱和所述第二P阱之间设有N型阱，所述N型阱中间位置设有浮空N+注入区，同时，第一浮空P+注入区设置于第一P阱内的第三N+注入区右侧，第四浮空P+注入区设置于第二P阱内的第四N+注入区左侧；所述第二浮空P+注入区和第三浮空P+注入区分别设置横跨在第一P阱、N型阱和第二P阱中间位置；所述N型埋层的上方的左侧和右侧分别设有第一高压N阱和第二高压N阱；所述第二浮空P+注入区和浮空N+注入区之间设有第一栅极，第三浮空P+注入区和浮空N+注入区之间设有第二栅极；所述第一P+注入区、第一N+注入区、第二N+注入区与第三N+注入区通过导线直接相连并作为器件的阳极，第二P+注入区、第四N+注入区、第五N+注入区与第六N+注入区通过导线直接相连并作为器件的阴极。2.根据权利要求1所述的高维持低阻均匀导通双向可控硅静电防护器件，其特征在于，所述第一P+注入区左侧与所述P型衬底左侧边缘之间设有第一场氧隔离区，所述第一P+注入区右侧与所述第一N+注入区左侧连接，所述第一N+注入区右侧与所述第二N+注入区左侧设有第二场氧隔离区，所述第二N+注入区右侧与所述第三N+注入区左侧设有第三场氧隔离区；所述第二P+注入区左侧与所述P型衬底右侧边缘之间设有第十场氧隔离区，所述第二P+注入区左侧与所述第六N+注入区右侧连接，所述第六N+注入区左侧与所述第五N+注入区右侧设有第九场氧隔离区，所述第五N+注入区左侧与所述第四N+注入区右侧设有第八场氧隔离区；所述第三N+注入区右侧与所述第一浮空P+注入区左侧设有第四场氧隔离区；所述第一浮空P+注入区右侧与所述第二浮空P+注入区左侧设有第五场氧隔离区；所述第四N+注入区左侧与所述第四浮空P+注入区右侧设有第七场氧隔离区；所述第四浮空P+注入区左侧与所述第三浮空P+注入区右侧设有第六场氧隔离区。3.根据权利要求2所述的高维持低阻均匀导通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部位于所述P型衬底的表面，所述第一场氧隔离区右部位于所述第一P阱的表面；所述第十场氧隔离区左部位于所述第二P阱的表面，所述第十场氧隔离区右部位于所述P型衬底的表面；所述第二场氧隔离区、所述第三场氧隔离区、所述第四场氧隔离区和所述第五场氧隔离区位于所述第一P阱的表面，所述第九场氧隔离区、所述第八场氧隔离区、所述第七场氧隔离区和所述第六场氧隔离区位于所述第二P阱的表面。4.根据权利要求2所述的高维持低阻均匀导通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，所述第一N+注入区、所述第一P阱、所述N型阱构成了纵向NPN型三极管，所述第二N+注入区、所述第一P阱、所述N型阱构成了纵向NPN型三极管，所述第三N+注入区、所述第一P阱、所述N型阱构成了纵向NPN型三极管，所述第四N+注入区、所述第二P阱、所述N型阱构成了纵向NPN型三极管，所述第五N+注入区、所述第二P阱、所述N型阱构成了纵向NPN型三极管，所述第一P阱、所述N型阱、所述第二P阱构成横向PNP型三极管结构，所述第六N+注入区、所述第二P阱、所述N型阱构成了纵向NPN型三极管，所述第一P阱、所述N型埋层、所述第二P阱构成横向PNP型三极管。5.根据权利要求1所述的高维持低阻均匀导通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时，器件阴极接低电位，ESD电流沿着所述第一P+注入区流入所述第一P阱、所述N阱、所述第二P...

【专利技术属性】
技术研发人员：董鹏，余博，汪洋，李幸，骆生辉，
申请(专利权)人：湖南静芯微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：