[发明专利]一种SCR静电保护器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体静电保护技术，尤其涉及一种SCR(SiliconControlled Rectifier，可控硅整流器)静电保护器件及其制造方法。

背景技术

目前半导体静电保护中广泛使用SCR作为静电放电(ESD，Electrostatic Discharge)保护器件。如图1所示，是常用的SCR的结构示意图，由P阱中的P型注入区、P阱中的N型注入区、N阱中的P型注入区、N阱中的N型注入区组成了P-N-P-N四层半导体结构。图3是上述常用SCR的等效电路，如图3所示，会形成寄生NPN和寄生PNP三极管的耦合，当有静电到来到达一定电压时会形成如图4所示的触发，从而形成放电保护。在ESD的防护能力上，这种结构能在较小的布局面积下，提供较高的ESD防护能力，其开启电压相当于N阱注入区与P型衬底区的接面击穿电压。由于N阱注入具有较低的掺杂浓度，因此其击穿电压可高达30-50V(依具体工艺而定)，具有如此高的击穿电压，使得其要保护的内部电路有可能早于其开启就被ESD静电电荷打坏。因此如何适当降低SCR静电保护器件的开启电压成为一个问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种SCR静电保护器件及其制造方法，可解决可控硅整流器的开启电压太高而导致保护能力不能得到充分发挥的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种SCR静电保护结构，也由P阱中的P型注入区、P阱中的N型注入区、N阱中的P型注入区、N阱中的N型注入区组成，但在上述P阱中的N型注入区加入一个边缘的N阱注入区。为制造上述的静电保护器件，可利用常规工艺在上述P阱中的N型注入区加入一个边缘的N阱注入区。

本发明由于在传统的可控硅结构的基础上增加了边缘N阱区(N阱注入区)，可以有效地降低可控硅的开启电压，而不影响其保护能力。本发明既无需增加新的工艺条件，同时又使得用于ESD放电的寄生NPN与PNP更容易开启，可以充分发挥其ESD能力。

附图说明

图l是常用的SCR的结构示意图；

图2是本发明一个具体实施例的结构示意图；

图3是图1所示常用SCR的等效电路图；

图4是常用SCR进行静电保护时的触发示意图，V是电压，I为电流；

附图标记：1为N型注入区，2为P型注入区，3为N阱注入区，4为P阱注入区，5为P型衬底，6为边缘N阱区(N阱注入区)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

首先简述本发明的原理：由于NPN三极管的开启点是由NPN的基极与发射极的PN结正向导通决定的，而N阱与P阱的漏电形成的衬底电流与衬底电阻R1决定PN结正向导通的主要因素，当考虑把图1所示在P阱中的N型注入区域加入一个边缘的N阱注入区后，图3所示的衬底电阻R1会增大，从而会使得SCR结构更容易触发，因而能够得到更好的静电保护效果。

实施例：

如图2所示，是本发明一个具体实施例的结构示意图，其中：1为N型注入区，2为P型注入区，3为N阱注入区，4为P阱注入区，5为P型衬底，6为边缘N阱区(N阱注入区)。本实施例中SCR仍然包括了P-N-P-N四层半导体结构，但考虑到上述的发明原理，本实施例在图1所示的P阱(PWell)中的N型(N+)注入区域加入一个边缘N阱注入区(Nwell)后，图3所示的衬底电阻R1电阻会增大，从而会使得实施例中SCR结构更容易触发，且不影响其保护能力。因而相对传统的SCR结构而言，能够得到更好的静电保护效果。需指出，要制造本发明的SCR，仅需利用常规工艺在P阱中的N型注入区加入一个边缘的N阱注入区，而无需增加新的工艺条件。

必须指出，根据试验数据，本发明的SCR静电保护器件，可应用于触发电压为10-100V的半导体静电保护电路中。

综上所述，本发明在传统的可控硅结构的基础上增加了边缘N阱区，可以有效地降低可控硅的开启电压，而不影响其ESD保护能力。本发明无需增加新的工艺条件，可以应用于保护内部电路免受静电伤害。