[发明专利]一种双向可控硅器件

说明书

本发明提出一种双向可控硅器件，为RC电路触发的双向SCR器件，所述可控硅器件包括由外接的RC耦合电路，反相器和PMOS组成的RC耦合辅助触发路径，还包括由环形PMOS提供的第一放电路径，以及由PNPN结构组成的SCR大电流泄放路径；本发明可用于集成电路的ESD保护，能快速检测ESD信号，其触发电压低，电流驱动能力强。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其是一种双向可控硅器件。

背景技术

近年来，集成电路发展迅速，随着芯片尺寸的缩小，集成度越来越高，ESD现象（Electro-Static discharge）变得越来越不可忽视，但ESD信号通常作用时间短且瞬间能量大，且ESD窗口变得越来越窄，SCR作为一种面积鲁棒性强，泄放电流能力强的保护器件被应用到各类产品中，但传统技术下的SCR器件的触发电压较高。如何设计出检测ESD信号快，且触发电压低的，面积效率高的SCR器件，是具有科学和经济价值的。

传统技术下的双向SCR结构如附图1所示 ,为PNPNP结构。传统结构中，在阳极和阴极之间形成一个P+/NW/PW/NW/N+通路以泄放正向ESD电流；在阴极和阳极之间同样形成一个P+/NW/PW/NW/N+通路以泄放反向ESD电流。当脉冲电流逐渐增大时，NW/PW形成的二极管会首先发生雪崩击穿，随后体内的电流逐渐增大，当流经R1,R3或R2,R4电阻上的电压达到0.7V时，PNP三极管和NPN三极管会先后启动，从而在体内形成正反馈通路，快速泄放ESD电流。

发明内容

本发明提出一种双向可控硅器件，可用于集成电路的ESD保护，能快速检测ESD信号，其触发电压低，电流驱动能力强。

本发明采用以下技术方案。

一种双向可控硅器件，为RC电路触发的双向SCR器件，所述可控硅器件包括由外接的RC耦合电路，反相器和PMOS组成的RC耦合辅助触发路径，还包括由环形PMOS提供的第一放电路径，以及由PNPN结构组成的SCR大电流泄放路径，所述外接的RC耦合电路通过自偏置方式提供用于触发器件ESD保护动作的ESD信号电压。

所述可控硅器件在制备时，以BCD工艺在其衬底p-sub（114）处设置深N阱DNW（113），并在深N阱中设置第一P阱（110）、第一N阱（111）、第二P阱（112）；

第一P阱中设有第一P+注入区（101）、第一N+注入区（102）；第一N阱中设有连接第一P阱与第一N阱的第二P+注入区（103）；

第二N+注入区（105）分布于第一N阱（111）中央对称轴位置，且被第三环形P+注入区（104）环绕；

第四P+注入区（106）连接着第一N阱与第二P阱，并以第一N阱（111）中央对称轴与第二P+注入区对称；

第三N+注入区（107）位于第二P阱中，并以第一N阱（111）中央对称轴与第一N+注入区（102）对称；

第五P+注入区（108）位于第二P阱中，并以第一N阱（111）中央对称轴与第一P+注入区（101）对称；

第一N阱（111）中，左侧多晶硅栅（115）与左侧薄栅氧（117）连接第二P+注入区（103）与第三环形P+注入区（104），右侧多晶硅栅（116）与右侧薄栅氧（118）连接第三环形P+注入区（104）与第四P+注入区（106）；第二N+注入区（105）连接外部RC耦合电路（212）的电容（119），该电容（119）连接第一电阻（124）、第二电阻（122）和第三电阻（123）；第一电阻接地；第二电阻、第三电阻分别连接第一反相器（120）、第二反相器（121）。

所述外部RC耦合电路经第五金属件（205）与第一N阱的左侧多晶硅栅（115）连接，经第六金属件（206）与与第一N阱的第二N+注入区（105）连接，经第七金属件（207）与第一N阱的右侧多晶硅栅（116）连接；