[发明专利]一种新型硅控整流器型ESD保护结构及其实现方法

说明书

本发明公开一种新型硅控整流器型ESD保护结构及其实现方法，该结构包括：半导体衬底(80)；生成于半导体衬底的N阱(60)和P阱(70)；高浓度P型掺杂(20)、高浓度N型掺杂(28)置于N阱(60)上部，高浓度P型掺杂(20)、N阱(60)及P阱(70)构成等效PNP三极管结构，所述高浓度N型掺杂(28)浮接，高浓度N型掺杂(24)、高浓度P型掺杂(26)置于P阱(70)上部，N阱(60)、基体(80)与高浓度N型掺杂(24)构成等效NPN三极管结构，高浓度N型掺杂(22)置于N阱(60)与P阱(70)分界处上方,高浓度N型掺杂(22)与高浓度N型掺杂(24)之间上方放置N型栅极(50)。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路技术领域，特别是涉及一种低触发电压高维持电压的新型硅控整流器型ESD保护结构及其实现方法。

背景技术

在静电(ESD，Electro-Static Discharge)保护设计领域，硅控整流器(SCR，Silicon Controlled Rectifier)因具有ESD泄流能力强，寄生电容小的特性而广受重视，但是该类器件存在的两个严重缺陷限制了其应用：第一个缺陷是回滞效应的触发电压很高，因为其触发电压主要受N阱对P阱之间较高的反向击穿电压决定；第二个缺陷是回滞效应的维持电压很低，很容易导致闩锁效应。

针对触发电压较高这个缺陷，产业界提出了各种方案来降低回滞效应的触发电压，如图1和图2所示的硅控整流器型ESD保护结构。

图1所示的硅控整流器型ESD保护结构是在N阱和P阱之间插入一个横跨N阱和P阱的N型重掺杂，从而达到降低N阱对P阱的反向击穿电压的目的，从而降低回滞效应的触发电压。具体来说，图1所示的硅控整流器(SCR)型包括多个浅沟道隔离层(STI，Shallow TrenchIsolation)10、高浓度N型掺杂(N+)20、高浓度P型掺杂(P+)22、高浓度N型掺杂(N+)24、高浓度N型掺杂(N+)26、高浓度P型掺杂(P+)28、N阱(N-Well)50、P阱(P-Well)60、基体(Psub)70。

整个ESD保护结构置于基体(Psub)70上，在基体(Psub)70左边生成一个N阱(N-Well)50，在基体(Psub)70右边生成一个P阱(P-Well)60，高浓度N型掺杂(N+)20、高浓度P型掺杂(P+)22置于N阱(N-Well)50上部，高浓度P型掺杂(P+)22、N阱(N-Well)50以及基体(Psub)70构成等效PNP三极管结构，高浓度N型掺杂(N+)20与N阱(N-Well)50形成扩散电阻等效连接至该PNP三极管基极，高浓度P型掺杂(P+)22构成该PNP三极管的发射极，基体(Psub)70构成该PNP三极管之集电极，N阱(N-Well)50构成该PNP三极管之基极；高浓度N型掺杂(N+)26、高浓度P型掺杂(P+)28置于P阱(P-Well)60上部，N阱(N-Well)50、基体(Psub)70/P阱(P-Well)60与高浓度N型掺杂(N+)26构成等效NPN三极管结构，N阱(N-Well)50构成该NPN三极管之集电极，高浓度N型掺杂(N+)26构成等效NPN三极管的发射极，基体(Psub)70/P阱(P-Well)60构成该NPN三极管的基极，高浓度N型掺杂(N+)24置于N阱(N-Well)50与P阱(P-Well)60分界处上方，高浓度N型掺杂(N+)20、高浓度P型掺杂(P+)22、高浓度N型掺杂(N+)24、高浓度N型掺杂(N+)26、高浓度P型掺杂(P+)28间用浅沟道隔离层(STI，ShallowTrench Isolation)10隔离；用金属连接高浓度N型掺杂(N+)20、高浓度P型掺杂(P+)22构成该ESD保护结构的阳极A，高浓度N型掺杂(N+)26、高浓度P型掺杂(P+)28用金属相连后连接至硅控整流器(SCR)ESD保护结构的阴极K。