[发明专利]一种具有抗闩锁能力的可关断SCR器件

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术，具体的说是涉及半导体集成电路芯片的静电释放(ElectroStatic Discharge，简称为ESD)保护电路设计技术，尤指一种具有高latch up免疫力的可关断SCR ESD保护器件。

背景技术

在芯片生产、封装、测试、存放、搬运过程中，静电放电作为一种不可避免的自然现象而普遍存在。随着集成电路工艺特征尺寸的减小和各种先进工艺的发展，芯片被ESD现象损毁的情况越来越普遍，有关研究调查表明，集成电路失效产品的30％都是由于遭受静电放电现象所引起的。因此，使用高性能的ESD防护器件对芯片内部电路加以保护显得十分重要。

SCR(可控硅整流器)是最常见的ESD保护器件之一，具有强Snapback现象(snapback现象为骤回转现象，是由于器件内部被击穿后，电流增加，电压却降低，在I-V曲线上表现会曲线回转的现象，因此称为骤回转现象)，因此具有极强的电流泄放能力，是常见ESD保护器件中单位面积下电流泄放能力最强的器件。

如图，一种常见的低触发SCR ESD保护器件，包括：P型衬底101、N型阱区102、两个P型重掺杂区103和106，三个N型重掺杂区104、105和107。第一P型重掺杂区103、第一N型重掺杂区104和N型阱区102位于P型衬底101之上，第一N型重掺杂区104位于第一P型重掺杂区103和N型阱区102之间，第二N型重掺杂区105位于P型衬底101和N型阱区102的交界面之上，第二P型重掺杂区106和第三N型重掺杂区107位于N型阱区102之上，第二P型重掺杂区106位于第二N型重掺杂区105和第三N型重掺杂区107之间。其结构包含一个寄生PNP三极管Q1(由第二P型重掺杂区106、N型阱区102和P型衬底101组成)、一个寄生NPN三极管Q2(由第一N型重掺杂区104、P型衬底101和、N型阱区102组成)以及：P型衬底101上的等效电阻R。当阳极引脚出现一正ESD电压(即阳极为正电压，阴极为零电位)时，N+/P衬底结反偏，发生雪崩击穿，击穿电流会在R_B上产生压降，当压降大于0.7V时，寄生BJT Q2导通，而Q2的集电极电流将为Q1的基极提供电流，Q1导通后其集电极电流将为Q2提供基极电流，最终Q1、Q2形成正反馈，SCR结构导通以泄放ESD电流。

SCR强电流泄放能力是其作为ESD保护器件的最大的优点，但是强电流泄放能力也导致了较低的维持电压，在用作电源钳位时容易发生latch-up(闩锁)现象，电源持续放电，最终烧坏器件。因此SCR器件的闩锁问题成为了制约SCR做为中高压电路的ESD保护器件的一个重要因素，也是SCR ESD保护器件研究的难点。

发明内容

本发明所要解决的，就是针对上述问题，提出一种具有抗闩锁能力的可关断SCR器件。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种具有抗闩锁能力的可关断SCR器件，其特征在于，包括P型衬底201、分别设置在P型衬底201上层两侧的第一N型阱区202和第二N型阱区203；其中，第一N型阱区202中设置有相互独立的第一P型重掺杂区205和第一N型重掺杂区204，第一P型重掺杂区205位于器件栅极和第一N型重掺杂区204之间；第二N型阱区203上层远离第一P型重掺杂区205的一侧设置有第二P型重掺杂区206；第一N型阱区202和第二N型阱区203之间的P型衬底201上表面设置有栅氧化层207，栅氧化层207上表面设置有多晶硅栅208；第一N型重掺杂区204和第一P型重掺杂区205上表面接阴极；第二P型重掺杂区206上表面接阳极。

具体的，所述第二N型阱区203上层还设置有第一N型重掺杂区210，第二P型重掺杂区206位于第一N型重掺杂区210与第一P型重掺杂区205之间。

具体的，所述P型衬底201中还设置有氧化层211，所述氧化层211位于P型衬底201与第一N型阱区202和第二N型阱区203之间。

具体的，还包括电阻209，第一N型重掺杂区204和第一P型重掺杂区205上表面通过电阻209后接阴极。

本发明的有益效果为，当外加ESD脉冲时，RC触发电路向栅极电压提供高电位，有效的开启SCR；ESD脉冲电流泄放后，RC触发电路向栅极电压提供低电位，开启PMOS，减小寄生NPN晶体管的增益，使得闩锁效应的条件不能满足，有效的关断SCR，从而防止上电情况下闩锁效应的发生。

附图说明

图1是常见的SCR ESD保护器件剖面示意图；

图2是实施例1结构示意图；