[发明专利]一种具有复合结构的双向ESD防护器件

权利要求书

1.一种具有复合结构的双向ESD防护器件，其特征在于：所述器件包括：P型浅掺杂衬底、N型掺杂阱、第一P型中掺杂阱、第二P型中掺杂阱、第一P型重掺杂注入区、第一N型重掺杂注入区、第二P型重掺杂注入区、第二N型重掺杂注入区、第一多晶硅栅及其覆盖的第一薄栅氧化层、第三N型重掺杂注入区、第四N型重掺杂注入区、第二多晶硅栅及其覆盖的第二薄栅氧化层和第五N型重掺杂注入区；

在P型浅掺杂衬底的表面区域设有N型掺杂阱，P型浅掺杂衬底的左侧边缘与N型掺杂阱的左侧边缘相连，P型浅掺杂衬底的右侧边缘与第一P型中掺杂阱的右侧边缘相连；

在N型掺杂阱的表面区域设有第一P型中掺杂阱和第二P型中掺杂阱，N型掺杂阱的左侧边缘与第一P型中掺杂阱的左侧边缘相连，在第一P型中掺杂阱与第二P型中掺杂阱之间设有一安全间距，N型掺杂阱的右侧边缘与第二P型中掺杂阱的右侧边缘相连；

沿器件长度方向，第一P型重掺杂注入区横跨在第一P型中掺杂阱和N型掺杂阱之间的表面区域，第一N型重掺杂注入区在第一P型中掺杂阱和第二P型中掺杂阱之间的N型掺杂阱的表面区域，第二P型重掺杂注入区横跨在N型掺杂阱和第二P型中掺杂阱之间的表面区域，第一N型重掺杂注入区与第一P型重掺杂注入区之间和第一N型重掺杂注入区与第二P型重掺杂注入区之间均设有一安全间距；第一N型重掺杂注入区的宽度与器件的宽度相等，第一P型重掺杂注入区和第二P型重掺杂注入区和第二P型重掺杂注入区的宽度等于器件宽度的一半；

沿第一P型重掺杂注入区宽度方向，设有一与第一P型重掺杂注入区长度相同的第一MOS，第一P型重掺杂注入区与第一MOS之间设有一安全间距，第一MOS由第二N型重掺杂注入区、第一多晶硅栅及其覆盖的第一薄栅氧化层和第三N型重掺杂注入区构成，其中，第二N型重掺杂注入区的右侧边缘与第一多晶硅栅及其覆盖的第一薄栅氧化层的左侧边缘相连，第一多晶硅栅及其覆盖的第一薄栅氧化层的右侧边缘与第三N型重掺杂注入区的左侧边缘相连，第一MOS的右侧边缘与第一N型重掺杂注入区的左侧边缘相连；

沿第二P型重掺杂注入区宽度方向，设有一与第二P型重掺杂注入区长度相同的第二MOS，第二P型重掺杂注入区与第二MOS之间设有一安全间距，第二MOS由第四N型重掺杂注入区、第二多晶硅栅及其覆盖的第二薄栅氧化层和第五N型重掺杂注入区构成，其中，第四N型重掺杂注入区的右侧边缘与第二多晶硅栅及其覆盖的第二薄栅氧化层的左侧边缘相连，第二多晶硅栅及其覆盖的第二薄栅氧化层的右侧边缘与第五N型重掺杂注入区的左侧边缘相连，第二MOS的左侧边缘与第一N型重掺杂注入区的右侧边缘相连；

第一P型重掺杂注入区与第一金属1相连，第二N型重掺杂注入区与第二金属1相连，第一多晶硅栅与第三金属1相连，第二P型重掺杂注入区与第四金属1相连，第二多晶硅栅与第五金属1相连，第五N型重掺杂注入区与第六金属1相连；

第一金属1、第二金属1和第三金属1均与第一金属2相连，从第一金属2引出第一电极；

第四金属1、第五金属1和第六金属1均与第二金属2相连，从第二金属2引出第二电极。

2.如权利要求1所述的一种具有复合结构的双向ESD防护器件，其特征在于：在ESD应力作用下，第一MOS(M1)处于开态，第二MOS处于关态，由第一MOS、第二MOS和第一N型重掺杂注入区构成辅助触发SCR路径，以降低器件的触发电压，减小器件的回滞幅度。

3.如权利要求1所述的一种具有复合结构的双向ESD防护器件，其特征在于：由第一P型重掺杂注入区、N型掺杂阱、第一N型重掺杂注入区、第二P型重掺杂注入区、第二P型中掺杂阱和第三N型重掺杂注入区构成的寄生SCR，通过新的版图设计，减小了内部寄生NPN三极管发射极面积，同时，第二P型中掺杂阱用于提高器件内部寄生NPN三极管的基区浓度，降低了内部寄生NPN三极管放大倍数，削弱寄生SCR结构的正反馈程度，提高器件的维持电压，增强器件鲁棒性。

4.如权利要求1所述的一种具有复合结构的双向ESD防护器件，其特征在于：由第一P型重掺杂注入区和第一MOS构成的第一单元、由第二P型重掺杂注入区和第二MOS构成的第二单元和第一N型重掺杂注入区均沿器件宽度方向堆叠，以增强器件鲁棒性。