专利名称：一种高触发电流的scr esd防护器件的利记博彩app
技术领域：
本发明属于高压集成电路技术领域，涉及一种静电放电防护器件，更具体的说，是 关于一种适用于高压环境下的静电放电(Electro-Static Discharge, ESD)防护电路中的 横向半导体硅控整流控制器。
背景技术：
随着多媒体应用在每个人的日常生活中扮演的角色日益增长，计算机与消费电子 之间的关系也日益密切，对便携性和功能性方面的增长会有持续性的需求。这就要求元件 有更高的集成度——总的趋势却是导致敏感而昂贵的芯片，由于存在外部接口的ESD浪涌 而遭到损坏的风险也在增长。当手机、数码相机，MP3播放器和PDA等产品提供更多的功 能时，它们的1/0端口也随之增多，导致静电放电(ESD)进入系统并干扰或损坏集成电路 (IC)。此外，由于特性的增加和多功能的集成，IC设计对ESD更加敏感，设计人员须应对此 挑战，使IC尽可能提供最有效的ESD保护，同时还要为额外的保护元件减小占板空间和成 本。 当用传统的半导体可控硅(Semiconductor controlled rectifier, SCR)作为ESD 保护的时候，产生的V^非常低，等于其Vh。w。所以可以预见，传统的SCR可以导通大量的 电流，使得多余的电荷得以快速泄放，防止被保护器件被烧坏，所以非常适合作为ESD保护 器件。 但是在高压集成电路应用领域，电流密度大，器件的PN结发热非常严重，使得高 压集成电路的ESD保护非常难做。而且用SCR作为高压集成电路中的ESD保护器件存在着 不均匀触发和触发电流较低等问题。尤其是触发电流低，容易使得SCR器件在外界噪声干 扰的作用下误触发，发生闩锁(latch-up)现象，压焊块被钳位在一个较低的电压，干扰了 正常的信号传输，这就使得ESD保护失去了意义，所以我们必须采取措施提高SCR器件的触 发电流。 国外有人提出利用一个SCR和一个NMOS —起构成了一个ESD保护器件可以大大 提高SCR的触发电流，但是由于引入了一个NMOS管，明显会增加工艺的复杂度，增加芯片的 面积，不利于芯片集成。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种在不增加工艺难度和成本的前提下，能 够获得相对较高的触发电流的SCR器件，该器件有效地避免了在噪声干扰下的误触发现象。 本发明采用如下技术方案 —种高触发电流的SCR ESD防护器件，包括P型掺杂半导体衬底，在P型掺杂半 导体衬底上面分别设置有相邻的N型掺杂阱和P型掺杂阱，在N型掺杂阱中设有N型掺杂 半导体区和P型掺杂半导体区，在P型掺杂阱中设有N型掺杂半导体区和P型掺杂半导体区，在N型掺杂阱的表面的N型掺杂半导体区和P型掺杂半导体区以外的区域以及P型掺 杂阱的表面的N型掺杂半导体区和P型掺杂半导体区以外的区域设有场氧化层，在场氧化 层、N型掺杂阱的表面的N型掺杂半导体区和P型掺杂半导体区、P型掺杂阱的表面的N型 掺杂半导体区和P型掺杂半导体区的表面设有氧化层，在N型掺杂阱的表面的N型掺杂半 导体区和P型掺杂半导体区的上面分别连接有阳极金属层和金属层，而在P型掺杂阱的表 面的N型掺杂半导体区和P型掺杂半导体区的上面分别连接有金属层和阴极金属层，其特 征在于在所述阳极金属层和金属层之间以及所述金属层和阴极金属层之间中至少之一通 过二极管连接。 与现有技术相比，本发明具有如下优点 (1)本发明中的体硅的横向半导体硅控整流控制器，在阳极金属层和金属层之间 通过由P型掺杂半导体区和N型掺杂半导体区构成二极管连接，由于这个连接的二极管的 存在，使得P型掺杂半导体区正下方的N型掺杂阱的电压要比阳极金属层所接的高电位低 1. 4V(传统结构只要低0. 7V即可)才能促使P型掺杂半导体区和N型掺杂阱构成的二极 管导通，从而发生空穴的注入，进而触发SCR。由于N型掺杂阱的掺杂浓度不变，故其电阻 不变，电位差的提高(1.4V)只能通过要求触发电流的提高来满足。所以，本发明显著提高 SCR的触发电流，可以有效防止外界噪声信号造成的器件误触发。 (2)本发明中的体硅的横向半导体硅控整流控制器，在阳极金属层和金属层之间 以及金属层和阴极金属层之间均可以通过多个二极管的串联连接，进一步提高电位差，从 而进一步的提高SCR器件的触发电流。 (3)本发明中的体硅的横向半导体硅控整流控制器，并不改变SCR器件的维持电 压，即Vh。ld保持与传统的SCR —致。 (4)本发明中的体硅的横向半导体硅控整流控制器的制作可以与传统的SCR器件 制作的工艺兼容，在阳极金属层和金属层之间以及金属层和阴极金属层之间引入的二极管 可以通过多晶硅掺杂来实现，而掺杂工艺可以利用制作nsd或者psd的工艺来实现。
图1是传统的横向半导体硅控整流控制器(SCR器件)结构示意图。 图2是在阳极金属层和金属层之间加上由P型掺杂半导体区和N型掺杂半导体区
构成的二极管连接的体硅的横向半导体硅控整流控制器(SCR器件)结构示意图。 图3是在金属层和阴极金属层之间加上由P型掺杂半导体区和N型掺杂半导体区
构成的二极管连接的体硅的横向半导体硅控整流控制器(SCR器件)结构示意图。 图4是在阳极金属层和金属层之间加上由P型掺杂半导体区和N型掺杂半导体区
构成的二极管连接，而在金属层和阴极金属层之间加上由P型掺杂半导体区和N型掺杂半
导体区构成的二极管连接的体硅的横向半导体硅控整流控制器(SCR器件)结构示意图。 图5是在阳极金属层和金属层之间加上由P型掺杂半导体区和N型掺杂半导体区
以及由P型掺杂半导体区和N型掺杂半导体区构成的串联二极管连接的体硅的横向半导体
硅控整流控制器(SCR器件)结构示意图。
具体实施例方式
参照图2，一种高触发电流的SCR ESD防护器件，包括P型掺杂半导体衬底l，在 P型掺杂半导体衬底1上面分别设置有相邻的N型掺杂阱2和P型掺杂阱3，在N型掺杂阱 2中设有N型掺杂半导体区4和P型掺杂半导体区5，在P型掺杂阱3中设有N型掺杂半导 体区6和P型掺杂半导体区7，在N型掺杂阱2的表面的N型掺杂半导体区4和P型掺杂 半导体区5以外的区域以及P型掺杂阱3的表面的N型掺杂半导体区6和P型掺杂半导体 区7以外的区域设有场氧化层8，在场氧化层8、N型掺杂半导体区4、P型掺杂半导体区5、 N型掺杂半导体区6和P型掺杂半导体区7的表面设有氧化层9，在N型掺杂半导体区4和 P型掺杂半导体区5的上面分别连接有阳极金属层IO和金属层ll，而在N型掺杂半导体区 6和P型掺杂半导体区7的上面分别连接有金属层12和阴极金属层13，阳极金属层10和 金属层ll之间以及所述金属层12和阴极金属层13之间中至少之一通过二极管连接，在本 实施例中， (1)阳极金属层IO和金属层ll之间通过由P型掺杂半导体区14和N型掺杂半导 体区15构成的二极管连接，而所述金属层12和阴极金属层13之间直接用金属连接
(2)金属层12和阴极金属层13之间也可以通过P型掺杂半导体区16和N型掺杂 半导体区17构成的二极管连接，而阳极金属层IO和金属层ll之间直接用金属连接。
(3)在阳极金属层IO和金属层ll之间通过由P型掺杂半导体区14和N型掺杂半 导体区15构成的二极管连接，而金属层12和阴极金属层13之间也可以通过P型掺杂半导 体区16和N型掺杂半导体区17构成的二极管连接。 (4)在阳极金属层10和金属层11之间以及金属层12和阴极金属层13之间的二 极管连接均可以通过两个或者多个二极管来连接。 (5)所述的P型掺杂半导体区14和16以及N型掺杂半导体区15和17均是在多
晶硅上进行离子注入掺杂构成的。 本发明采用如下方法来制备 1、常规的SCR器件的制作，包括P型掺杂阱区和N型掺杂阱区的注入，P型掺杂阱 区和N型掺杂阱区表面的P型掺杂半导体区和N型掺杂半导体区的形成，场氧和钝化氧化 层的生长，金属的淀积等等，最后形成图1所示的常规SCR结构。 2、淀积光刻胶，刻蚀阳极金属层10和金属层11之间的金属，然后淀积多晶硅，去 除光刻胶。 3、淀积光刻胶，注入硼离子，形成P型半导体掺杂区14，去除光刻胶。
4、淀积光刻胶，注入磷离子，形成N型半导体掺杂区15，去除光刻胶。
5、如果引入多个二极管，利记博彩app同上，只是要注意光刻胶淀积的位置。
权利要求
一种高触发电流的SCR ESD防护器件，包括P型掺杂半导体衬底(1)，在所述P型掺杂半导体衬底(1)上面分别设置有相邻的N型掺杂阱(2)和P型掺杂阱(3)，在所述N型掺杂阱(2)中设有N型掺杂半导体区(4)和P型掺杂半导体区(5)，在所述P型掺杂阱(3)中设有N型掺杂半导体区(6)和P型掺杂半导体区(7)，在所述N型掺杂阱(2)的表面的所述N型掺杂半导体区(4)和P型掺杂半导体区(5)以外的区域以及P型掺杂阱(3)的表面的N型掺杂半导体区(6)和P型掺杂半导体区(7)以外的区域设有场氧化层(8)，在所述场氧化层(8)、N型掺杂半导体区(4)、P型掺杂半导体区(5)、N型掺杂半导体区(6)和P型掺杂半导体区(7)的表面设有氧化层(9)，在所述N型掺杂半导体区(4)和P型掺杂半导体区(5)的上面分别连接有阳极金属层(10)和金属层(11)，而在所述N型掺杂半导体区(6)和P型掺杂半导体区(7)的上面分别连接有金属层(12)和阴极金属层(13)，其特征在于，在所述阳极金属层(10)和金属层(11)之间以及所述金属层(12)和阴极金属层(13)之间中至少之一通过二极管连接。
2. 根据权利要求1所述的高触发电流的SCR ESD防护器件，其特征在于，在所述阳极 金属层(10)和金属层(11)之间通过由P型掺杂半导体区(14)和N型掺杂半导体区(15) 构成的二极管连接，而所述金属层(12)和阴极金属层(13)之间直接用金属连接。
3. 根据权利要求1所述的高触发电流的SCR ESD防护器件，其特征在于，所述金属层 (12)和阴极金属层(13)之间通过P型掺杂半导体区(16)和N型掺杂半导体区(17)构成 的二极管连接，而所述阳极金属层(10)和金属层(11)之间直接用金属连接。
4. 根据权利要求1所述的高触发电流的SCR ESD防护器件，其特征在于所述阳极金属 层(10)和金属层(11)之间通过P型掺杂半导体区(14)和N型掺杂半导体区(15)构成的 二极管连接，而所述金属层(12)和阴极金属层(13)之间通过P型掺杂半导体区(16)和N 型掺杂半导体区(17)构成的二极管连接。
5. 根据权利要求2、3、4所述的高触发电流的SCR ESD防护器件，其特征在于，所述的P 型掺杂半导体区(14)和(16)以及N型掺杂半导体区(15)和(17)均是在多晶硅上进行离 子注入掺杂构成的。
6. 根据权利要求1所述的高触发电流的SCR ESD防护器件，其特征在于，所述阳极金属 层(10)和金属层(11)之间通过两个串联二极管来连接，而金属层(12)和阴极金属层(13) 之间直接用金属连接。
7. 根据权利要求1所述的高触发电流的SCR ESD防护器件，其特征在于，在所述阳极金 属层(10)和金属层(11)之间串联的二极管数也可以大于两个。
8. 根据权利要求2所述的高触发电流的SCR ESD防护器件，其特征在于，金属层(12) 和阴极金属层(13)之间的通过两个或者多个二极管来连接，而阳极金属层(10)和金属层 (11)之间直接用金属连接。
9. 根据权利要求3所述的体硅的横向半导体硅控整流控制器，其特征在于，在所述阳 极金属层(10)和金属层(11)之间以及所述金属层(12)和阴极金属层(13)之间的二极管 连接均可以通过两个或者多个二极管来连接。
全文摘要
一种高触发电流的SCR ESD防护器件，包括P型掺杂半导体衬底，在P型掺杂半导体衬底上分别设置有N型掺杂阱和P型掺杂阱，在N型掺杂阱中设有N型掺杂半导体区和P型掺杂半导体区，在P型掺杂阱中设有N型掺杂半导体区和P型掺杂半导体区，在N型掺杂阱的表面的N型掺杂半导体区和P型掺杂半导体区的上面分别连接有阳极金属层和金属层，而在P型掺杂阱的表面的N型掺杂半导体区和P型掺杂半导体区的上面分别连接有金属层和阴极金属层，且阳极金属层和金属层之间通过由P型掺杂半导体区和N型掺杂半导体区构成的二极管连接，而金属层和阴极金属层之间直接用金属连接。本发明可以有效地提高器件的触发电流，适用于高压集成电路的ESD保护。
文档编号H01L21/70GK101699625SQ20091023369
公开日2010年4月28日 申请日期2009年10月28日 优先权日2009年10月28日
发明者刘侠, 易扬波, 李海松, 杨东林, 王钦, 陈文高 申请人:苏州博创集成电路设计有限公司