【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于集成电路静电放电(esd-electrostatic discharge)保护领域。
技术介绍
1、静电放电(esd)是自然界中普遍存在的现象。本质上是物体间的静电荷传输，这种静电荷传输速度快，瞬态电压可以达到1kv甚至更高。随着半导体制造工艺尺寸的不断缩小和集成电路规模的不断扩大，静电放电对集成电路的影响也越来越严重，造成的产品失效和良率降低的问题也备受关注。因此，对各类产品进行有效的esd防护至关重要。在众多的电子产品中，若要对工作电压在2.5v左右的一类电子产品实施有效地esd保护，通常需要esd防护器件具备以下特性：一是为了匹配电子产品的低工作电压，esd防护器件需具备低触发电压以及较高的维持电压；二是为了对该类电子产品实施有效的esd防护，esd保护器件需具备较强的鲁棒性；三是为了不影响该类电子产品的数据传输，esd保护器件需具备极低的电容。
2、通常用作esd保护的器件有二极管、ggnmos(栅极接地的nmos)、bjt(三极管)、scr(可控硅)等。由于scr具有最高的鲁棒性，泄放电流能力最强，故采用scr作为这类低工作电压电子产品的esd防护器件。而对于工作电压在2.5v左右的电子产品，通常esd防护器件的击穿电压要达到3.5v及以上的击穿电压，但是击穿电压又不能太高，太高会导致在esd事件来临后，达到了电子产品的击穿电压但未达到防护器件的击穿电压，导致esd防护器件无法实施有效的保护。但由于scr的触发电压依靠反偏pn结的击穿，远大于所需要的触发电压，所以需要采用辅助触发单元对scr进
3、传统的双向scr结构esd保护器件，其结构示意图一般采用图1，图2为器件的等效电路图。通过等效电路图可以看出，双向scr器件由两个pnp三极管和一个npn三极管构成。制作方法为：在图1中，衬底为n型衬底1110，在n型衬底1110中形成pw阱区1120，pw1和pw2工艺参数完全相同。在pw阱区1120中形成第一psd欧姆接触区1130和第一nsd欧姆接触区1140。在注入完成后，进行介质层1150淀积，之后刻蚀孔并淀积金属，形成金属阳极1101和金属阴极1102。在上述工艺中pw1和pw2、psd1和psd2、nsd1nsd2工艺制造参数完全相同，只是为了方便后续描述工作机理。根据器件结构示意图和等效电路图可以得知，器件是对称的，无论器件在阴极处施加电压还是阳极处施加电压，触发机制是相同的，故只考虑单向放电就足够。当正向esd电流注入金属阳极1101时，nsub和pw2构成的pn结处于反偏状态，随着电压的增加，反偏结发生雪崩击穿，随着电流的增加，当pw2和nsd2上的压降达到0.7v时，scr开启，器件内部发生电导调制效应，产生由psd1到nsd2的低阻路径。此scr路径导通为等效电路图中pnp与npn2之间建立正反馈，放电esd电流。
4、现有的双向低触发电压esd防护器件的等效电路图如图4、图5所示。其中，图4为三极管npn2辅助触发的双向esd保护器件，图5为二极管串辅助触发的双向esd保护器件。其一路双向仅表现为单边电路的反并联结构。故只说明其中一条支路的工作机理。对于三极管npn2辅助触发电路的图4，当金属阳极1101处施加高电位时，右侧支路处于反向截止状态，工作方式为左侧导通。随着金属阳极1101处电压的增大，会导致三极管npn2的集电结发生穿通现象，导致电流迅速增加，穿通电流又会充当左侧scr的辅助触发电流，随着电流的增加scr通路开启，其内部发生电导调制效应，之后电流沿着scr的低阻通路流向金属阴极1102。对于二极管串辅助触发的双向esd防护器件，其工作机理和三极管npn2辅助触发机理完全相同，二极管的数量决定了触发电压的大小。故当外部系统的工作电压为2.5v左右时，往往不采用二极管串辅助触发，因为二极管串的数量会增加很多导致版图面积增加很多。
5、如图1所示的esd保护器件是典型的双向scr结构，触发电压完全有n型衬底和pw阱区的反偏结击穿电压决定。如图4所示的esd防护器件，采用单边器件反向并联的方式构成双向器件，用穿通三极管npn来降低整体的触发电压。如图5所示的esd防护器件，采用单边器件反向并联的方式构成双向器件，用二极管串来降低整体的触发电压，其触发电压由二极管串的数量决定。现有的通过单边器件反向并联的方式构成的低触发电压esd防护器件，会增加一倍的版图面积。针对双向器件增加版图面积问题，本专利技术提供了一种新的技术方案，通过引入新技术结构，可以在保证相同触发电压的条件下，能够大大降低版图面积，有利于节约更多的成本问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种非反向并联构成双向低触发电压的esd保护器件，通过金属互联实现穿通三极管npn触发双向scr结构，可有效节约版图面积。
2、本专利技术所采用的技术方案是一种双向低触发电压esd保护器件，包括soi型p衬底材料、从下至上依序设置在所述soi型p衬底材料表面的nwdeep阱区、pw1阱区、pw2阱区，在所述nwdeep阱区、pw1阱区、pw2阱区以及soi型p衬底材料中形成psd欧姆接触区和nsd欧姆接触区，该esd保护器件通过两个槽区电学隔离从左至右依次分为辅助触发三极管npn4、scr单元以及辅助触发三极管npn3。
3、在一些实施方式中，所述scr单元由所述soi型p衬底材料、nwdeep阱区、pw1阱区、nsd欧姆接触区以及psd欧姆接触区组成。
4、在一些实施方式中，所述辅助触发三极管npn3和npn4由所述soi型p衬底材料、pw2阱区、nsd欧姆接触区组成。
5、在一些实施方式中，还包括第一金属电极和第二金属电极，所述第一金属电极和第二金属电极通过互联金属构成电流回路。
6、有益效果：
7、将现有的双向低触发电压esd防护器件进行改进，利用双向scr结构作为esd保护器件的防护单元，将穿通三极管npn3和npn4作为防护单元的辅助触发单元，实现双向低压辅助触发。整体器件的触发电压为穿通三极管的穿通电压与双向scr结构中pnp发射结的正偏电压之和。采用soi实现防护单元与辅助触发单元之间的电学隔离。该结构将传统双向scr结构的10v以上的触发电压降低至4v左右，可以通过pw2的尺寸进行与pw2的剂量进行调节。除此之外，由于辅助触发单元的两个穿通三极管只起到辅助触发scr开启的作用，主要的电流泄放路径为scr结构，所以辅助触发单元并不会占用很大的版图面积，同时采用双向scr结构可有效本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双向低触发电压ESD保护器件，其特征在于，包括SOI型P衬底材料（110）、从下至上依序设置在所述SOI型P衬底材料（110）表面的NWdeep阱区（120）、PW1阱区（130）、PW2阱区（140），在所述NWdeep阱区（120）、PW1阱区（130）、PW2阱区（140）以及SOI型P衬底材料（110）中形成PSD欧姆接触区（160）和NSD欧姆接触区（150），该ESD保护器件通过两个槽区（170）电学隔离从左至右依次分为辅助触发三极管NPN4、SCR单元以及辅助触发三极管NPN3。
2.如权利要求1所述的ESD保护器件，其特征在于，所述SCR单元由所述SOI型P衬底材料（110）、NWdeep阱区（120）、PW1阱区（130）、NSD欧姆接触区（150）以及PSD欧姆接触区（160）组成。
3.如权利要求1所述的ESD保护器件，其特征在于，所述辅助触发三极管NPN3和NPN4由所述SOI型P衬底材料（110）、PW2阱区（140）、NSD欧姆接触区（150）组成。
4.如权利要求1所述的ESD保护器件，其特征在于，还包括第
...【技术特征摘要】
1.一种双向低触发电压esd保护器件，其特征在于，包括soi型p衬底材料（110）、从下至上依序设置在所述soi型p衬底材料（110）表面的nwdeep阱区（120）、pw1阱区（130）、pw2阱区（140），在所述nwdeep阱区（120）、pw1阱区（130）、pw2阱区（140）以及soi型p衬底材料（110）中形成psd欧姆接触区（160）和nsd欧姆接触区（150），该esd保护器件通过两个槽区（170）电学隔离从左至右依次分为辅助触发三极管npn4、scr单元以及辅助触发三极管npn3。
2.如权利要求1所述的esd保护器件，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张春生，张鹏，杨珏琳，宋文龙，陈城，刘湘，
申请(专利权)人：江苏吉莱微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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