[发明专利]一种应用于烧结炉温控系统的静电保护器件

说明书

本发明公开了一种应用于烧结炉温控系统的静电保护器件，器件包括P‑SUB区、BN+区、HV‑NWell区、第一P‑Well区、N‑Well区、第二P‑Well区、第一P+注入区、第一N+注入区、第二P+注入区、第三P+注入区、第二N+注入区、第四P+注入区、第一场氧隔离区、第二场氧隔离区、第三场氧隔离区、第四场氧隔离区、第五场氧隔离区、第六场氧隔离区、第七场氧隔离区、第一多晶硅虚设栅和第二多晶硅虚设栅。本发明的器件能够承受足够高强度的静电应力，而不会发生表面热击穿现象，并且可以抑制器件的表面通路，避免电流集边现象的发生。

技术领域

本发明属于硅基半导体IC的静电放电保护技术领域，具体为一种应用于烧结炉温控系统的静电放电保护器件，涉及双向可控硅整流器的静电放电保护技术，可用于提高高压、高温环境下的IC的静电放电保护的可靠性。

背景技术

随着科学技术的不断发展，IC已经进入了深亚微米级，即器件尺寸的小型化、集成密度的增长，ESD现象是造成IC失效的一个主要因素，静电的来源很广泛，且与人们的生活息息相关，因此越来越多的研究者开始关注ESD问题，根据相关调查的数据显示：在微电子领域内，由于ESD现象造成电子产品的失效占了总失效原因的一半，这个数据就充分显示了ESD保护的重要性，一个性能优越的ESD器件，可以提高电子产品的安全可靠性。在烧结炉等高温高压的复杂环境中，大电流、高电压、强电磁干扰、高温都给ESD的设计带来了很多困难，为了设计出占用面积小、性能优越的ESD高压器件是目前IC电路设计所需要解决的难题。

传统双向可控硅(traditional SCR)，该器件可用于正反方向的静电保护，当器件触发以后，回滞后的维持电压较低，所以能够承受足够高强度的静电应力，作为一种常用的静电保护器件，SCR被认为是单位面积鲁棒性最佳的静电保护器件结构，各种经过改进后的SCR静电保护器件被广泛应用于各个领域，但是其触发电压过高，且维持电压过低，这两个缺点将使的被保护电路得不到有效的保护，而且存在很严重的闩锁问题。所以在对SCR结构进行设计时，应该设法去提高SCR的维持电压，降低触发电压，增强其抗高压高温能力。

传统双向可控硅结构静电保护器件的剖面图及等效电路如图1所示。由于双向可控硅是对称结构，因此其正反工作原理相同。传统双向可控硅正向工作时，当阳极和阴极之间的电压差达不到器件触发电压时，双向可控硅此时等效为一高阻值的电阻，当阳极和阴极之间的电压差达到其触发电压时，N-Well和P+注入区(靠近阴极的P+)发生雪崩击穿，产生大量雪崩载流子通过N-Well的寄生电阻R_N产生压降，当压降达到寄生PNP三极管结构的BE结导通电压时，PNP开启，使得流过P-Well(靠近阴极的P-Well)的寄生电阻R_P2的电流迅速提高，其产生的压降达到寄生NPN₂三极管结构的BE结导通电压时，NPN₂开启，寄生的SCR路径形成，泄放静电脉冲应力。传统双向可控硅反向工作时，当阳极和阴极之间的电压差达不到其触发电压时，双向可控硅等效为一高阻值的电阻，当阳极和阴极之间的电压差达到其触发电压时，N-Well和P+注入区(靠近阳极的P+)发生雪崩击穿，产生大量雪崩载流子通过N-Well的寄生电阻R_N产生压降，当压降达到寄生PNP三极管结构的BE结导通电压时，PNP开启，使得流过P-Well(靠近阳极的P-Well)的寄生电阻R_P1的电流迅速提高，其产生的压降达到寄生NPN₁三极管结构的BE结导通电压时，NPN₁开启，寄生的SCR正反馈路径形成，泄放静电脉冲应力。此时，双向可控硅的电压将回滞到维持电压，整个器件工作在低阻区域。当电流增加到使得双向可控硅发生热失效时，就会发生二次击穿现象，这时双向可控硅就彻底失效。

发明内容

本发明目的在于提供一种应用于烧结炉温控系统的静电保护器件，从而解决上述问题。