[发明专利]叉指方式的非对称双向可控硅静电释放器件及其制作方法

说明书

本发明公开了一种叉指方式的非对称双向可控硅静电释放器件。首先，本发明选用非对称的可控硅结构，利用保护环的路径作为负脉冲来临时的泄放路径，可以避免传统器件存在保护环寄生路径的问题；其次，这种新型的叉指方式可根据增减阴极的数量控制器件防护等级。若器件防护等级高，则增加阴极数量；若器件防护等级低，则减小阴极数量，节省版图面积。通过将内侧叉指的P+浮空，使得内侧叉指的寄生NPN基极电阻加大，同时帮助外侧叉指的开启，使器件导通速度变快以及电流分部更加均匀；最后，整个器件的维持电压一般由最内侧叉指决定，避免了传统叉指方式的器件维持电压随叉指数增加而减小的问题。

技术领域

本发明涉及静电防护领域，特别涉及一种叉指方式的非对称双向可控硅静电释放器件及其制作方法。

背景技术

随着半导体制程工艺的进步，器件的特征尺寸不断减小和集程度不断提高，SD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，成为了产品工程师们面临的主要难题之一。

可控硅器件（Silicon Controlled Rectifier，SCR）是芯片内ESD防护的常规器件结构。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单位面积泄放效率高、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不可调和的矛盾。维持电压的提升一般都是以失效电流的牺牲作为代价。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、高失效电流的叉指方式的非对称双向可控硅静电释放器件，并提供其制作方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种叉指方式的非对称双向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P型外延层内从左往右依次设有第一高压N阱、第二高压N阱和第三高压N阱；

所述第一高压N阱内设有第一深N阱，第二高压N阱内设有第二深N阱且第二深N阱左侧宽于第二高压N阱，第三高压N阱内设有第三深N阱且第三深N阱左侧宽于第三高压N阱；

所述第二深N阱左上方设有第一浅N阱，第三深N阱左上方设有第二浅N阱；

所述第一深N阱的左侧设有第一深P阱，第一深N阱与第二深N阱之间从左至右依次设有第二深P阱和第三深P阱，第二深N阱与第三深N阱之间从左至右依次设有第四深P阱和第五深P阱，第三深N阱右侧设有第六深P阱；

所述第一深P阱到第六深P阱内依次设有第一浅P阱到第六浅P阱；