[发明专利]一种内嵌P+注入区分段型非对称可控硅静电释放器件

说明书

本发明公开了一种内嵌P+注入区分段型非对称可控硅静电释放器件。首先，本发明通过在浅P阱中加入浮空的P+注入区，使得横向寄生NPN管的基极宽度和浓度增大，降低横向寄生NPN管的放大倍数，使得静电倾向于从纵向寄生NPN管泄放，电流路径变得更深和更长，可有效提高器件的维持电压；其次，用作浅P阱欧姆接触的P+注入区采用分段结构，从而增加了浅P阱的寄生电阻，同时N+注入区采用梳状结构，可增加寄生三极管的发射极面积，提高发射效率，所以能有效提高器件的失效电流。本发明的可控硅整流器静电释放器件具有高维持电压高失效电流的特点，可在有效避免闩锁效应的同时实现高防护等级。

技术领域

本发明涉及静电防护领域，特别涉及一种内嵌P+注入区分段型非对称可控硅静电释放器件。

背景技术

静电放电（Electro-Static Discharge，ESD）是集成电路在制造、封装、测试、输运、装配和使用过程中不可避免的现象。产生静电放点有内在原因和外在原因，因静电在集成电路失效的各种原因中占到了58%，对集成电路的可靠性构成了严重威胁。对集成电路进行静电保护的途径有二：一是控制和减少静电产生和放电的发生，例如使用静电防护服、防静电腕带等；二是在芯片外围设计静电泄放器件，为静电提供泄放通路。途径二中的静电泄放器件相当于芯片内的“避雷针”，避免静电放电时电流流入IC内部电路而造成损伤，它是目前最直接和常见的一种保护措施。但是，随着器件的特征尺寸不断减小和集程度不断提高，ESD器件的设计窗口越来越小，难度越来越大，需要一种占用芯片面积小且泄放静电能力好的ESD保护器件，这成为了集成电路工程师所要面临的挑战。

可控硅器件（Silicon Controlled Rectifier，SCR）是芯片内ESD防护的常规器件结构，但它不是CMOS工艺中的标准器件。它与二极管、三极管、场效应晶体管相比，因其自身的正反馈机制而具有电流泄放能力强、单位面积泄放效率高、导通电阻小、鲁棒性强、防护级别高的优点，能够在半导体平面工艺上以较小的芯片面积达成较高的静电防护等级。双向可控硅器件（Bidirectional SCR，BSCR）是一种紧凑型ESD防护器件，它能够在正向和反向两个方向对电压进行箝位。它可用于传输高于或低于地电平信号的输入/输出（I/O）引脚的静电防护，例如，通信芯片的数据总线。

非对称型双向SCR器件在芯片上对某些特殊端口应用时，需要考虑的是器件维持电压和失效电流问题。非对称型双向SCR器件导通因强导通使得维持电压很低，在电路正常工作时可能会因静电使得导通后无法关断，使得电路端口维持一个很低的电压，影响内核电路工作。通常，高维持电压和高失效电流时一对矛盾关系。往往高了器件的维持电压，失效电流就会下降。图1为一种典型的非对称型双向SCR剖面图，其等效电路图如图2所示，其等效电路图是对称的。在阳极上加正的静电脉冲（正向）和在阳极上加负的静电脉冲（反向），两种情况下的ESD特性相同。

从上述分析可知，非对称型器件在芯片上对某些特殊端口应用时，要解决静电防护器件的维持电压低和失效电流低的问题，以防止泄放器件导通后锁住问题以及器件过早失效。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、高维持电压、高失效电流的内嵌P+注入区分段型非对称可控硅静电释放器件。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种内嵌P+注入区分段型非对称可控硅静电释放器件，包括P型衬底；

所述P型衬底上方设有P型外延层，P型衬底与P型外延层之间设有N型埋层；

所述N型埋层上方从左往右依次设有第一深N阱、第二深N阱和第三深N阱；

所述第一深N阱的左侧设有第一浅P阱，第一深N阱内右上方设有第一浅N阱，第一深N阱与第二深N阱之间设有第二浅P阱，第二深N阱内右上方设有第二浅N阱，第二深N阱与第三深N阱之间设有第三浅P阱，第三深N阱右侧设有第四浅P阱；