CN109994466B - 一种低触发高维持可控硅静电防护器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低触发高维持可控硅静电防护器件，包括P型衬底；P型衬底上设有N型深阱；N型深阱中从左至右设有P阱和N阱；P阱中从左至右设有第一P+注入区、第一N+注入区；P阱和N阱之间设有第二N+注入区；N阱中从左至右设有第三N+注入区和第二P+注入区；第二N+注入区与第三N+注入区之间用导线串联一个电阻和N型MOS管，N型MOS管的衬底接地，N型MOS管的栅接ESD侦测电路。本发明通过外接电路，为寄生PNP三极管的基区提供触发电流，使得寄生PNP更易开启，则SCR泄放路径也更易开启；另外，re由侦测电路控制，不会导致器件正常工作时被误触发。
Description
技术领域
本发明涉及静电防护领域，特别涉及一种低触发高维持可控硅静电防护器件。
背景技术
静电现象广泛存在于自然界中，静电的产生在工业生产中是不可避免的。其中，静电放电（ESD）会引起电子设备的故障或误动作，造成电磁干扰。击穿集成电路和精密的电子元件，或者促使元件老化，降低生产成品率。因此研究可靠性高、防护能力强的ESD防护器件是十分必要的。
LVTSCR(Low-Voltage Triggering Silicon Controlled Rectifier)器件，是一种十分有效的ESD防护器件，利用一个NMOS的漏极横跨做在N阱与P阱的接面上，可以使SCR元件的触发电压等效于NMOS器件的击穿电压，约10~15V左右。但是，由于类闩锁的特性导致维持电压很低，很容易产生器件闩锁问题，所以对LVTSCR维持电压的提高是十分必要的。
图1是一种常见LVTSCR，具有较低的触发电压，但其维持电压也比较低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、工作可靠的低触发高维持可控硅静电防护器件。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种低触发高维持可控硅静电防护器件，包括P型衬底；所述P型衬底上设有N型深阱；N型深阱中从左至右设有P阱和N阱；P阱中从左至右设有第一P+注入区、第一N+注入区，第一P+注入区左侧设有第一场氧隔离区；P阱和N阱之间设有第二N+注入区，第二N+注入区左侧设有第二场氧隔离区，第二N+注入区右侧设有第三场氧隔离区；N阱中从左至右设有第三N+注入区和第二P+注入区，第二P+注入区右侧设有第四场氧隔离区；
P阱之上，第一N+注入区、第二N+注入区之间设有多晶硅栅，多晶硅栅与第一P+注入区、第一N+注入区相连作为阴极；第三N+注入区和第二P+注入区用导线相连作为阳极；第二N+注入区与第三N+注入区之间用导线串联一个电阻和N型MOS管，N型MOS管的衬底接地，N型MOS管的栅接ESD侦测电路。
上述低触发高维持可控硅静电防护器件，所述第一场氧隔离区左侧与P型衬底左侧边缘相连接，第一场氧隔离区右侧与第一P+注入区左侧相接，第一P+注入区右侧与第一N+注入区左侧相连，所述第二场氧隔离区右侧与第二N+注入区左侧相接，第二N+注入区右侧与第三场氧隔离区左侧连接，第三场氧隔离区右侧与第三N+注入区左侧连接，第三场氧隔离区右侧与第二P+注入区左侧连接，第二P+注入区右侧与第四场氧隔离区左侧连接，第四场氧隔离区右侧与P型衬底右侧边缘相接。
上述低触发高维持可控硅静电防护器件，当ESD脉冲来临，N型MOS管开启，给寄生PNP三极管的基区提供触发电流。
本发明的有益效果在于：本发明通过把阳极的P+放在N+外侧，增长了静电泄放路径，使得阳极的镇流电阻阻值提高，镇流电阻阻值的提高，将直接抬高器件的维持电压，防止闩锁效应的发生；且通过外接电路，为寄生PNP三极管的基区提供触发电流，使得寄生PNP更易开启，则SCR泄放路径也更易开启；另外，re由侦测电路控制，不会导致器件正常工作时被误触发。
附图说明
图1为常见LVTSCR结构的示意图。
图2为图1的电路原理示意图。
图3为本发明的结构示意图。
图4为图3的电路原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图3所示，一种低触发高维持SCR静电释放器件，包括P型衬底101、N型深阱201、P阱301和N阱302、第一P+注入区401、第一N+注入区402、第二N+注入区403、第三N+注入区404、第二P+注入区405、第一场氧隔离区501、多晶硅栅502、第二场氧隔离区503、第三场氧隔离区504、第四场氧隔离区505、N型MOS管506、10k电阻507，所述P型衬底101上设有N型深阱201，N型深阱201中从左至右设有P阱301和N阱302；P阱301中从左至右设有第一P+注入区401、第一N+注入区402，第一P+注入区401左侧设有第一场氧隔离区501；P阱301和N阱302之间设有第二N+注入区403，第二N+注入区403左侧设有第二场氧隔离区503，第二N+注入区403右侧设有第三场氧隔离区504；N阱302中从左至右设有第三N+注入区404和第二P+注入区405，第二P+注入区 405右侧设有第四场氧隔离区505。P阱301之上，第一N+注入区402、第二N+注入区403之间设有多晶硅栅POLY 502，多晶硅栅POLY 502与第一P+注入区401、第一N+注入区402相连作为阴极；第三N+注入区404和第二P+注入区405用导线相连作为阳极；第二N+注入区402与第三N+注入区403之间用导线串联一个10kV电阻507和N型MOS管506，N型MOS管506的衬底接地，N型MOS管506的栅re接ESD侦测电路。
所述第一场氧隔离区501左侧与P型衬底101的左侧边缘相连接，第一场氧隔离区501右侧与第一P+注入区401左侧相接，第一P+注入区401右侧与第一N+注入区402左侧相连，第二场氧隔离区503右侧与第二N+注入区403左侧相接，第二N+注入区403右侧与第三场氧隔离区504左侧连接，第三场氧隔离区右侧403与第三N+注入区404左侧连接，第三N+注入区404右侧与第二P+注入区405左侧连接，第二P+注入区405右侧与第四场氧隔离区505左侧相接，第四场氧隔离区505右侧与P型衬底101右侧边缘相接。所述多晶硅栅POLY 502在第一N+注入区402、第二N+注入区403之间，且右侧部分在第二场氧隔离区503之上。
本发明的阳极第二P+注入区405位于第三N+注入区404右侧，增长了ESD电流泄放路径，能有效提高器件的维持电压。第二P+注入区405、N阱302、第二N+注入区403、P阱301构成寄生PNP三极管，N型MOS管506起到开关作用，当ESD脉冲来临时，N型MOS管506打开，给寄生PNP三极管基区提供一个电流，使得PNP更容易开启，从而使得SCR更易开启，器件触发电压降低。
Claims (3)
1.一种低触发高维持可控硅静电防护器件，其特征在于：包括P型衬底；所述P型衬底上设有N型深阱；N型深阱中从左至右设有相接触的P阱和N阱；P阱中从左至右设有第一P+注入区、第一N+注入区，第一P+注入区左侧设有第一场氧隔离区；P阱和N阱之间设有第二N+注入区，第二N+注入区左侧设有第二场氧隔离区，第二N+注入区右侧设有第三场氧隔离区；N阱中从左至右设有第三N+注入区和第二P+注入区，第二P+注入区右侧设有第四场氧隔离区；
P阱之上，第一N+注入区、第二N+注入区之间设有多晶硅栅，多晶硅栅与第一P+注入区、第一N+注入区相连作为阴极；第三N+注入区和第二P+注入区用导线相连作为阳极；第二N+注入区与第三N+注入区之间用导线串联一个电阻和N型MOS管，N型MOS管的衬底接地，N型MOS管的栅接ESD侦测电路。
2.根据权利要求1所述的低触发高维持可控硅静电防护器件，其特征在于：所述第一场氧隔离区左侧与P型衬底左侧边缘相连接，第一场氧隔离区右侧与第一P+注入区左侧相接，第一P+注入区右侧与第一N+注入区左侧相连，所述第二场氧隔离区右侧与第二N+注入区左侧相接，第二N+注入区右侧与第三场氧隔离区左侧连接，第三场氧隔离区右侧与第三N+注入区左侧连接，第三场氧隔离区右侧与第二P+注入区左侧连接，第二P+注入区右侧与第四场氧隔离区左侧连接，第四场氧隔离区右侧与P型衬底右侧边缘相接。
3.根据权利要求1所述的低触发高维持可控硅静电防护器件，其特征在于：当ESD脉冲来临，N型MOS管开启，给寄生PNP三极管的基区提供触发电流。
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