一种高维持电流低导通电阻的改进型MLSCR器件制造技术

本发明专利技术提供了一种高维持电流低导通电阻的改进型MLSCR器件。该器件基于传统的改进型的横向可控硅整流器，将与阳极相连的p型重掺杂区远离跨接在n型阱区与p型阱区结面的n型重掺杂区；将与阳极相连的n型重掺杂区靠近跨接在n型阱区与p型阱区结面的n型重掺杂区；去掉跨接在n型阱区与p型阱区结面的n型重掺杂区与周边的n型重掺杂区之间的浅沟槽隔离；在n型阱区除与含有跨接在n型阱区与p型阱区结面的n型重掺杂区的结面的其它结面处设置p型阱区，该p型阱区内含有与阴极相连的p型重掺杂区及n型重掺杂区。该结构与传统的改进型的横向可控硅整流器相比，通过两次回滞来提高维持电流，并设有多条寄生的可控硅整流器的电流泄放路径来减小导通电阻。来减小导通电阻。来减小导通电阻。

【技术实现步骤摘要】
一种高维持电流低导通电阻的改进型MLSCR器件


[0001]本专利技术属于电子
，具体涉及静电释放(Electro
‑
Static discharge，简称ESD)保护电路的设计，尤指一种改进型MLSCR(Modified Lateral Silicon
‑
Controlled
‑
Rectifier)，具体为一种高维持电流低导通电阻的改进型MLSCR器件。

技术介绍

[0002]ESD是自然界中普遍存在的现象。对于集成电路芯片来说，在其生产、测试、封装、运输到被用户使用的一系列过程中，都会有在芯片的各个引脚上产生ESD现象的可能性。ESD事件产生的瞬态高压脉冲会导致器件内部发生损伤，降低产品的使用寿命，因此集成电路芯片的ESD防护设计至关重要。
[0003]在ESD防护方案的设计中，ESD保护器件需要具有泄放电流的能力并使得其工作范围在ESD的特定窗口之内，即ESD保护器件的维持电压需大于1.1*V
DD
(V
DD
为芯片内部工作电压)，ESD保护器件的触发电压需小于0.9*BV
OX
(BV
OX
为芯片内部器件栅氧化层的击穿电压)。若ESD保护器件的维持电压小于芯片内部的工作电压时，则会产生闩锁(Latch
‑
up)现象，一般通过提高器件的维持电压来消除该现象，但是提高维持电压会造成器件在开启后存在功率较大的问题，使得器件的鲁棒性降低。
[0004]研究表明，提高ESD保护器件的维持电流也能解决闩锁问题，即使得器件的维持电流大于芯片内部的最大工作电流，当芯片内部的最大工作电流无法达到ESD防护器件的维持电流时，闩锁现象便不会发生。目前，MLSCR通过内部寄生的可控硅整流器(Silicon
‑
Controlled
‑
Rectifier，简称SCR)的导通来进行电流泄放，其电流泄放能力较高，是ESD保护设计的重要选择，但其存在维持电流低的问题，限制了其更为广泛的应用。
[0005]图1为传统MLSCR器件结构图。所述结构包含：
[0006]P型硅衬底110；
[0007]所述p型硅衬底110上形成一个n型阱区120和一个p型阱区130；
[0008]所述n型阱区120上设有一个n型重掺杂区121和一个p型重掺杂区122；
[0009]所述p型阱区130上设有一个n型重掺杂区131和一个p型重掺杂区132；
[0010]所述n型阱区120与p型阱区130形成的p
‑
n结结面的表面设有一个跨接两个阱区的n型重掺杂区141；
[0011]所述n型重掺杂区121和p型重掺杂区122之间、p型重掺杂区122和n型重掺杂区141之间、n型重掺杂区141和n型重掺杂区131之间以及n型重掺杂区131和p型重掺杂区132之间均设有浅沟槽隔离，如图1中阴影区域所示；
[0012]所述的n型重掺杂区121和p型重掺杂区122同阳极相连；所述的n型重掺杂区131和p型重掺杂区132同阴极相连。
[0013]该MLSCR由一个寄生的PNP晶体管、一个寄生的NPN晶体管以及两个寄生电阻构成，其等效电路如图1所示。P型重掺杂区122、n型阱区120、p型阱区130和p型重掺杂区132构成一个PNP晶体管Q
P1
；n型重掺杂区131、p型阱区130、n型重掺杂区141、n型阱区120和n型重掺
杂区121构成一个NPN晶体管Q
N1
；R
NW1
为n型阱区120的寄生电阻；R
PW1
为p型阱区130的寄生电阻。
[0014]当给MLSCR器件结构的阳极施加一个正向脉冲时(阴极接地)，随着电压的增大，n型重掺杂区141和p型阱区130构成的p
‑
n结首先击穿，该p
‑
n结附近产生大量的电子
‑
空穴对。产生的电子经n型重掺杂区141、n型阱区120、n型重掺杂区121到达阳极，在n型阱区120的寄生电阻R
NW1
上产生压降，使得p型重掺杂区122和n型阱区120构成的p
‑
n结正偏导通，Q
P1
开启。与此同时，产生的空穴经p型阱区130和p型重掺杂区132到达阴极，当p型阱区130的寄生电阻R
PW1
的压降达到p型阱区130和n型重掺杂区131构成的p
‑
n结正向开启电压时，Q
N1
开启。此后，寄生的PNP晶体管Q
P1
的集电极电流为寄生的NPN晶体管Q
N1
提供基极电流，寄生的NPN晶体管Q
N1
的集电极电流为寄生的PNP晶体管Q
P1
提供基极电流，由此寄生的PNP晶体管Q
P1
与寄生的NPN晶体管Q
N1
之间形成电流正反馈，从而形成SCR1电流通道，如图1中虚线所示，器件触发。
[0015]传统的MLSCR结构，通过一个寄生PNP晶体管和一个寄生NPN晶体管构成的SCR结构来进行电流的释放，当该结构开启后，器件发生一次回滞现象，其维持电流较低，泄放电流的能力有限。由于集成电路设计以及其应用环境的多样性需求，传统的MLSCR结构已无法满足抗闩锁、高电流泄放能力的要求。
[0016]因此，本文提出一种高维持电流低导通电阻的改进型MLSCR器件。

技术实现思路

[0017]本专利技术的目的是提供一种高维持电流低导通电阻的改进型MLSCR器件。本专利技术采用的技术方案为：
[0018]一种高维持电流低导通电阻的改进型MLSCR器件，包含第一种导电类型硅衬底，所述的第一种导电类型硅衬底上依次形成第一个第一种导电类型阱区、一个第二种导电类型阱区和第二个第一种导电类型阱区；所述的第一个第一种导电类型阱区内依次形成一个第一种导电类型重掺杂区和一个第二种导电类型重掺杂区；所述的第二种导电类型阱区内依次形成一个第一种导电类型重掺杂区和一个第二种导电类型重掺杂区；所述的第二个第一种导电类型阱区内依次形成一个第二种导电类型重掺杂区和一个第一种导电类型重掺杂区；所述的第二种导电类型阱区和所述的第二个第一种导电类型阱区之间的结面的表面形成一个横跨两侧的第二种导电类型重掺杂区；
[0019]所述的第一个第一种导电类型阱区内的第一种导电类型重掺杂区和第一个第一种导电类型阱区内的第二种导电类型重掺杂区之间、第一个第一种导电类型阱区内的第二种导电类型重掺杂区和第二种导电类型阱区内的第一种导电类型重掺杂区之间、第二种导电类型阱区内的第一种导电类型重掺杂区和第二种导电类型阱区内的第二种导电类型重掺杂区之间、第二个第一种导电类型阱区内的第二种导电类型重掺杂区和第二个第一种导电类型阱区内的第一种导电类型重掺杂区之间均设有浅沟槽隔离；
[0020]所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高维持电流低导通电阻的改进型MLSCR器件，包含第一种导电类型硅衬底，所述的第一种导电类型硅衬底上依次形成第一个第一种导电类型阱区、一个第二种导电类型阱区和第二个第一种导电类型阱区；所述的第一个第一种导电类型阱区内依次形成一个第一种导电类型重掺杂区和一个第二种导电类型重掺杂区；所述的第二种导电类型阱区内依次形成一个第一种导电类型重掺杂区和一个第二种导电类型重掺杂区；所述的第二个第一种导电类型阱区内依次形成一个第二种导电类型重掺杂区和一个第一种导电类型重掺杂区；所述的第二种导电类型阱区和所述的第二个第一种导电类型阱区形成的p
‑
n结结面的表面形成一个横跨两个阱区的第二种导电类型重掺杂区；所述的第一个第一种导电类型阱区内的第一种导电类型重掺杂区和第一个第一种导电类型阱区内的第二种导...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘继芝，李洁翎，张钰鑫，刘志伟，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：