CN106783943A - 一种用于esd保护的低压触发双向scr器件 - Google Patents
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Abstract
一种用于ESD保护的低压触发双向SCR器件，包括有P型衬底，其结构为：在P型衬底上设有NWell阱和PWell阱，PWell阱设置在中间,NWell阱设在PWell阱两侧；中间的PWell阱里形成有第三P+注入区；一侧的NWell阱里形成有第一N+注入区和第一P+注入区，另一侧的NWell阱里形成有第二N+注入区和第二P+注入区。通过以上结构，本发明能够在不使用额外器件的情况下，实现双向SCR的功能，解决了现有技术中存在的大版图面积的问题，且能够在不使用额外器件的情况下，实现双向SCR的功能，工作稳定,性能高，使用方便，且节约了版图面积。
Description
技术领域
本发明创造涉及一种SCR器件，尤其涉及一种用于ESD保护的低压触发双向SCR器件。
背景技术
可控硅 （Silicon controlled rectifier – SCR）也叫晶闸管,在功率器件中广泛应用，因为它可以在高阻态与低阻态之间切换，可用作电源开关，然而它同时也是十分有效的 ESD 保护器件，由于其维持电压很低，所以能够承受很高的ESD 电流，因此，SCR 天然具有高的ESD 鲁棒性。和其他 ESD 保护器件相比较，SCR 器件的单位面积 ESD 保护能力最强。一般SCR器件为单方向ESD 保护器件，另外一个方向的ESD保护由寄生二极管或者并联一个二极管来完成。采用额外的二极管来进行另外一个方向的ESD保护，会增大版图面积。但是在一些有负电压的电路中，如果IO电压低于-0.7V,GND电压为0V，采用二极管进行反方向保护时，二极管在电路正常工作时就会导通，产生漏电，必须采用双向SCR结构进行保护。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明创造提供了一种用于ESD保护的低压触发双向SCR器件，包括有P型衬底，在P型衬底上设有NWell阱和PWell阱，PWell阱设置在中间, NWell阱设在PWell阱两侧；中间的PWell阱里形成有第三P+注入区；一侧的NWell阱里形成有第一N+注入区和第一P+注入区，另一侧的NWell阱里形成有第二N+注入区和第二P+注入区。通过以上结构，本发明能够在不使用额外器件的情况下，实现双向SCR的功能，解决了现有技术中存在的大版图面积的问题。
为了实现上述目的，本发明创造采用的技术方案是：一种用于ESD保护的低压触发双向SCR器件，包括有P型衬底，其特征在于：在P型衬底上设有NWell阱和PWell阱，PWell阱设置在中间, NWell阱设在PWell阱两侧；中间的PWell阱里形成有第三P+注入区；一侧的NWell阱里形成有第一N+注入区和第一P+注入区，另一侧的NWell阱里形成有第二N+注入区和第二P+注入区。
所述的第一P+注入区与第三P+注入区之间，第三P+注入区与第二P+注入区之间，均设有浮空的栅氧化层多晶硅栅。
所述的第一N+注入区和第一P+注入区构成T1端口，第二N+注入区和第二P+注入区构成T2端口。
从T1到T2，正向ESD电流泄放路径SCR2为，由第一P+注入区依次经过NWell阱、PWell阱、NWell阱，最后到第二N+注入区；从T2到T1，反向ESD电流泄放路径SCR1为，由第二P+注入区依次经过NWell阱、PWell阱、NWell阱，最后到第一N+注入区。
所述的SCR1与SCR2通路长度一致，且为对称性的结构。
本发明创造的有益效果在于：本发明创造提供了一种用于ESD保护的低压触发双向SCR器件，包括有P型衬底，在P型衬底上设有NWell阱和PWell阱，PWell阱设置在中间,NWell阱设在PWell阱两侧；中间的PWell阱里形成有第三P+注入区；一侧的NWell阱里形成有第一N+注入区和第一P+注入区，另一侧的NWell阱里形成有第二N+注入区和第二P+注入区。通过以上结构，本发明能够在不使用额外器件的情况下，实现双向SCR的功能，工作稳定性能高，使用方便，且节约了版图面积。
附图说明
图1：为现有的单向SCR ESD保护结构。
图2：为本发明创造结构示意图。
具体实施方式
一种用于ESD保护的低压触发双向SCR器件，包括有P型衬底1，其结构为：在P型衬底上设有NWell阱2和PWell阱3，PWell阱3设置在中间, NWell阱2设在PWell阱3两侧；中间的PWell阱3里形成有第三P+注入区8；一侧的NWell阱2里形成有第一N+注入区4和第一P+注入区5，另一侧的NWell阱2里形成有第二N+注入区6和第二P+注入区7。
其中第一N+注入区4设置在第一P+注入区5外侧，第二N+注入区6设置在第二P+注入区7外侧。
所述的第一N+注入区4和第一P+注入区5构成T1端口，第二N+注入区6和第二P+注入区7构成T2端口。从T1到T2，正向ESD电流泄放路径SCR2为，由第一P+注入区5依次经过NWell阱2、PWell阱3、NWell阱2，最后到第二N+注入区6；从T2到T1，反向ESD电流泄放路径SCR1为，由第二P+注入区7依次经过NWell阱2、PWell阱3、NWell阱2，最后到第一N+注入区4。
所述的SCR1与SCR2通路长度一致，一致的通道长度保证SCR1与SCR2特性一致，有相同的触发电压和维持电压，且采用对称性的结构，使ESD电流泄放更均匀，SCR1与SCR2通路是对称的SCR通路。
所述的第一P+注入区5与第三P+注入区8之间，第三P+注入区8与第二P+注入区7之间，均设有浮空的栅氧化层多晶硅栅9。此设置能够减小SCR1和SCR2通路的ESD触发电压。如从T1到T2有ESD正脉冲，在触发阶段，触发电流会通过多晶硅栅下的沟道，此通道所需的触发电压较小，当触发电流足够大的时候会触发SCR2通道开启，泄放ESD电流。如从T2到T1有ESD正脉冲，在触发阶段，触发电流也会通过多晶硅栅下的沟道，此通道所需的触发电压较小，当触发电流足够大的时候会触发SCR1通道开启，泄放ESD电流。
Claims (5)
1.一种用于ESD保护的低压触发双向SCR器件，包括有P型衬底（1），其特征在于：在P型衬底上设有NWell阱（2）和PWell阱（3），PWell阱（3）设置在中间, NWell阱（2）设在PWell阱（3）两侧；中间的PWell阱（3）里形成有第三P+注入区（8）；一侧的NWell阱（2）里形成有第一N+注入区（4）和第一P+注入区（5），另一侧的NWell阱（2）里形成有第二N+注入区（6）和第二P+注入区（7）。
2.根据权利要求1所述的一种用于ESD保护的低压触发双向SCR器件，包括有P型衬底（1），其特征在于：所述的第一P+注入区（5）与第三P+注入区（8）之间，第三P+注入区（8）与第二P+注入区（7）之间，均设有浮空的栅氧化层多晶硅栅9。
3.根据权利要求1所述的一种用于ESD保护的低压触发双向SCR器件，包括有P型衬底（1），其特征在于：所述的第一N+注入区（4）和第一P+注入区（5）构成T1端口，第二N+注入区（6）和第二P+注入区（7）构成T2端口。
4.根据权利要求3所述的一种用于ESD保护的低压触发双向SCR器件，包括有P型衬底（1），其特征在于：从T1到T2，正向ESD电流泄放路径SCR2为，由第一P+注入区（5）依次经过NWell阱（2）、PWell阱（3）、NWell阱（2），最后到第二N+注入区（6）；从T2到T1，反向ESD电流泄放路径SCR1为，由第二P+注入区（7）依次经过NWell阱（2）、PWell阱（3）、NWell阱（2），最后到第一N+注入区（4）。
5.根据权利要求4所述的一种用于ESD保护的低压触发双向SCR器件，包括有P型衬底（1），其特征在于：所述的SCR1与SCR2通路长度一致，且为对称性的结构。
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| CN109962099A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-07-02 | 中国科学院微电子研究所 | 双向可控硅静电放电保护结构及soi结构 |
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