一种双向二极管串触发SCR结构的ESD保护器件的制作方法

文档序号:15740334发布日期:2018-10-23 22:11阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种双向二极管串触发SCR结构的ESD保护器件,其特征在于,该ESD保护器件包括利用分割阱技术形成的二极管串、双向SCR结构和金属线,

所述的双向SCR结构及二极管串包括P衬底(101)、深N阱(102)、第一P阱(103)、第一N阱(104)、第二P阱(105)、第二N阱(106)、第一P+注入区(113)、第一N+注入区(114)、第二P+注入区(115)、第二N+注入区(116)、第三P+注入区(117)、第三N+注入区(118)、第四P+注入区(119)和第四N+注入区(120);其中,P衬底(101)上设置深N阱(102),在深N阱(102)的表面区域从左至右依次设有第一P阱(103)、第一N阱(104)、第二P阱(105)和第二N阱(106);第一P阱(103)的左侧边缘与深N阱(102)的左侧边缘相连,第一P阱(103)的右侧与第一N阱(104)的左侧相连,第一N阱(104)的右侧与第二P阱(105)的左侧边缘相连,第二P阱(105)的右侧边缘与第二N阱(106)的左侧相连,第二N阱(106)的右侧边缘与深N阱(102)的右侧边缘相连;在第一P阱(103)的表面区域从左至右依次设有第一P+注入区(113)和第一N+注入区(114),在第一N阱(104)的表面区域从左至右依次设有第二P+注入区(115)和第二N+注入区(116),在第二P阱(105)的表面区域从左至右依次设有第三P+注入区(117)和第三N+注入区(118),在第二N阱(106)的表面区域从左至右依次设有第四P+注入区(119)和第四N+注入区(120);

所述第二N阱(106)区域内,利用掩膜制备版,间隔插入若干个P阱,每一个P阱的四周均通过N阱隔离,制备不同数目的二极管,以形成二极管串,二极管串辅助出发路径可有效的抑制达林顿效应;每个P阱的表面区域分别设置一对P+注入区和N+注入区,通过增加或减少由阱分割形成的二极管的个数来控制触发电压;

所述的金属线用于连接注入区,并从金属线中引出两个电极分别作为ESD保护器件的正向通导和反向通导,确保通过阱分割形成的二极管辅助触发路径导通,从而降低ESD保护器件的触发电压和开启时间。

2.根据权利要求1所述的ESD保护器件,其特征还在于,当ESD保护器件为双向三个二极管触发SCR结构时,在所述第二N阱(106)区域内,沿ESD保护器件Z轴方向,靠右侧依次插入第三P阱(107)、第三N阱(108)、第四P阱(109)、第四N阱(110)、第五P阱(111)、第五N阱(112)、第六N阱(127),在P阱内分别插入第五P+注入区(121)、第五N+注入区(122)、第六P+注入区(123)、第六N+注入区(124)、第七P+注入区(125)、第七N+注入区(126);其中,第二N阱(106)的下侧与深N阱(102)的下侧相连,第二N阱(106)的上侧与第三P阱(107)的下侧相连,第三P阱(107)的上侧与第三N阱(108)的下侧相连,第三N阱(108)的上侧与第四P阱(109)的下侧相连,第四P阱(109)的上侧与第四N阱(110)的下侧相连,第四N阱(110)的上侧与第五P阱(111)的下侧相连,第五P阱(111)的上侧与第五N阱(112)的下侧相连,第五N阱(112)的上侧与深N阱(102)的上侧相连,在第三P阱(107)的表面区域从下到上依次设有第五P+注入区(121)和第五N+注入区(122),在第四P阱(109)的表面区域从下到上依次设有第六P+注入区(123)和第六N+注入区(124),在第五P阱(111)的表面区域从下到上依次设有第七P+注入区(125)和第七N+注入区(126);

第一N+注入区(114)与第一金属(201)相连,第二P+注入区(115)与第二金属(202)相连,第二N+注入区(116)与第三金属(203)相连,第三N+注入区(118)与第四金属(204)相连,第四P+注入区(119)与第五金属(205)相连,第四N+注入区(120)与第六金属(206)相连,第一P+注入区(113)与第七金属(207)相连,第三P+注入区(117)与第八金属(208)相连,第五P+注入区(121)与第九金属(209)相连,第五N+注入区(122)与第十金属(210)相连,第六P+注入区(123)与第十一金属(211)相连,第六N+注入区(124)与第十二金属(212)相连,第七P+注入区(125)与第十三金属(213)相连,第七N+注入区(126)与第十四金属(214)相连;

第三金属(203)、第六金属(206)和第九金属(209)均与第十七金属(217)相连,第七金属(207)、第八金属(208)和第十四金属(214)均与第二十金属(220)相连,第十金属(210)和第十一金属(211)均与第十八金属(218)相连,第十二金属(212)和第十三金属(213)均与第十九金属(219)相连;

第一金属(201)和第二金属(202)均与第十五金属(215)相连,从第十五金属(215)引出第一电极(301),用作ESD保护器件的金属阳极-正向导通或者金属阴极-反向导通;

第四金属(204)和第五金属(205)均与第十六金属(216)相连,从第十六金属(216)引出第二电极(302),用作ESD保护器件的金属阴极-正向导通或者金属阳极-反向导通。

3.根据权利要求2所述的ESD保护器件,其特征在于,当第一电极(301)用作ESD保护器件的金属阳极,第二电极(302)用作ESD保护器件的金属阴极时,由于第一N+注入区(114)与第一P阱(103)、第一N阱(104)与第二P阱(105)、第二N阱(106)与第四P+注入区(119)均构成反偏PN结,其中由第一N阱(104)与第二P阱(105)构成的反偏PN结为SCR的雪崩击穿结,通过阱分割形成的二极管辅助触发路径导通,从而降低ESD保护器件的触发电压和开启时间;

当第一电极(301)用作ESD保护器件的金属阴极,第二电极(302)用作ESD保护器件的金属阳极时,由于第三N+注入区(118)与第二P阱(105)、第一N阱(104)与第二P+注入区(115)、第一N阱(104)和第一P阱(103)均构成反偏PN结,其中由第一N阱(104)与第一P阱(103)构成的反偏PN结为SCR的雪崩击穿结,通过阱分割形成的二极管辅助触发路径导通,从而降低ESD保护器件的触发电压和开启时间。

4.根据权利要求2或3所述的ESD保护器件,其特征在于,当第一电极(301)用作ESD保护器件的金属阳极,第二电极(302)用作ESD保护器件的金属阴极时,由第二P+注入区(115)、第一N阱(104)和第二P阱(105)构成寄生PNP管T1,由第一N阱(104)、第二P阱(105)和第三N+注入区(118)构成寄生NPN管T2,由PNP管T1和NPN管T2构成SCR结构电流泄放路径;当第一电极(301)用作ESD保护器件的金属阴极,第二电极(302)用作ESD保护器件的金属阳极时,由第四P+注入区(119)、第二N阱(106)、深N阱(102)、第一N阱(104)和第一P阱(103)构成寄生PNP管T1,由第二N阱(106)、深N阱(102)、第一N阱(104)、第一P阱(103)和第一N+注入区(114),构成寄生NPN管T2,由PNP管T1和NPN管T2构成SCR结构电流泄放路径。

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