[发明专利]一种新型低触发电压的双向SCR半导体保护器件

说明书

本发明提供了一种新型低触发电压的双向SCR半导体保护器件，用于防护核心电路输入/输出端、正电源端和负电源端之间的静电放电，其包括：一种衬底；形成在该衬底上方的多个P型阱区域和N型阱区域以及形成在阱区上的重掺杂区，由这些阱区和掺杂区构成了双向三极管器件和双向SCR器件，两种器件以并联方式连接在被保护的端口之间。本发明所形成的双向SCR器件结构简单，工艺层次少，可集成在CMOS工艺、BICMOS工艺、BCD工艺中；可通过调整关键注入区的浓度获得较低的完全对称的双向触发电压；所形成的双向半导体器件从输入端到输出端存在两条泄放大电流的路径，在相同的面积下提高了器件的抗浪涌能力。

技术领域

本发明属于半导体物理和电子电路技术领域，涉及半导体集成芯片的ESD保护电路设计技术，特别涉及一种双向的SCR半导体保护器件结构。

背景技术

半导体保护器件是专门设计用于吸收ESD能量并且保护系统免遭ESD损害的固态元件，它能快速的泄放掉PAD上的脉冲电流，把PAD的电压钳位在一个较低的水平，从而起到保护内部电路的作用。目前常用的保护器件是SCR结构，因其内部有正反馈回路，导通电阻较小，有很强的ESD电流泄放能力，同时它的维持电压很低，不易损坏后级电路。其中双向SCR保护器件因为能同时提供正脉冲电压模式(PS)和负电压脉冲模式(NS)下的ESD电流泄放通路而被广泛应用在保护器件领域。

传统的双向SCR保护器件其触发电压由两个阱所形成的PN结决定，一般为十几伏以上，难以降低，现今小尺寸CMOS集成电路的工作电压逐渐降低，往往会发生ESD触发电压尚未达到SCR的触发电压而内部电路已被ESD电压所破坏的情况，因此需要应用低触发电压的防护器件。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种新型低触发电压的双向SCR半导体保护器件，该结构集合了三极管和SCR两种器件，具有触发电压低和浪涌能力强的特点。

本发明采取的技术方案为：

一种新型低触发电压的双向SCR半导体保护器件，其特征在于：包括衬底区，阱区和重掺杂区；

所述的衬底区为第一导电类型衬底；

所述的阱区形成于衬底区之上，从左至右为依次相邻的第二导电类型阱区，第一导电类型阱区，第二导电类型阱区；

所述的第二导电类型阱区内有第二导电类型重掺杂区和第一导电类型重掺杂区；所述的第一导电类型阱区内有两个第二导电类型重掺杂区；

第一导电类型阱区及其内部的第二导电类型重掺杂区和第二导电类型重掺杂区构成双向三极管器件；

两个第二导电类型阱区及其内部的重掺杂区和第一导电类型阱区构成双向SCR器件；

一个所述第二导电类型阱区内部的第二导电类型重掺杂区和第一导电类型重掺杂区与所述第一导电类型阱区内部的一个第二导电类型重掺杂区相连作为第一电极；另一个所述第二导电类型阱区内部的第二导电类型重掺杂区和第一导电类型重掺杂区与所述第一导电类型阱区内部的另一个第二导电类型重掺杂区相连作为第二电极。

优选地，第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。

优选地，第一导电类型的衬底区为P型衬底，电阻率为20Ω.cm～500Ω.cm，近似本征状态，以降低整个器件的寄生电容。