[发明专利]无回滞效应硅控整流器型ESD保护结构及其实现方法

说明书

本发明公开一种无回滞效应硅控整流器型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，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)/P阱(70)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P型掺杂(20)、高浓度N型掺杂(28)间用宽度为S的浅沟道隔离层(10)隔离，高浓度N型掺杂(28)与高浓度P型掺杂(22)之间为N阱(60)的一部分。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路技术领域，特别是涉及一种新型无回滞效应硅控整流器型ESD保护结构及其实现方法。

背景技术

高压电路的防静电保护设计一直是一个技术难题，这是因为构成高压电路的核心：高压器件(例如LDMOS)本身不像普通的低压器件适用于防静电保护设计，因为高压器件的回滞效应曲线所表现出来的特性很差。如图1所示为某工作电压为32V的高压器件LDMOS的回滞效应曲线图，从图1可以得出：1)触发电压(Vt1)过高；2)维持电压(Vh)过低，往往远远低于高压电路的工作电压，高压电路正常工作时容易导致闩锁效应；3)二次击穿电流(热击穿电流,It2)过低，这是因为LDMOS在泄放ESD电流时因为器件结构特性而发生局部电流拥堵(Localized Current Crowding)所致。

因而工业界在解决高压电路防静电保护设计这个技术难题的时候，往往采用以下两种思路来实现：1)对用于防静电保护模块的高压器件结构进行调整，优化其回滞效应曲线，使之适用于防静电保护设计，但往往因为高压器件本身的结构特性的原因实践起来比较困难；2)用一定数量的低压防静电保护器件串联起来构成能承受高压的防静电保护电路。因为低压防静电保护器件的特性相对容易调整和控制，所以工业界特别是集成电路设计公司往往比较喜欢用一定数量的低压防静电保护器件串联的方法。

因为高压电路防静电保护设计窗口的需要，这就对低压防静电保护器件的回滞效应特性有一定的要求，往往要求其回滞效应窗口越小越好，最好没有回滞效应，也就是回滞效应的维持电压和触发电压基本保持一致。低压PMOS器件就是一种常见的无回滞效应静电防护器件，因为其发生回滞效应时的寄生PNP三极管电流增益比较小，但低压PMOS器件的不足之处是其回滞效应的二次击穿电流(It2)比较小,所以工业界纷纷研究开发一种既没有回滞效应又具有较高的二次击穿电流的防静电保护器件。