[发明专利]一种双穿通结构同时触发的低电容SCR结构在审
申请号: | 202210649430.0 | 申请日: | 2022-06-09 |
公开(公告)号: | CN115346977A | 公开(公告)日: | 2022-11-15 |
发明(设计)人: | 刘继芝;薛文辉 | 申请(专利权)人: | 电子科技大学 |
主分类号: | H01L27/02 | 分类号: | H01L27/02 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 611731 四川省成*** | 国省代码: | 四川;51 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 双穿通 结构 同时 触发 电容 scr | ||
本发明属于电子技术的静电防护领域,具体涉及一种利用双穿通结构同时触发的低电容SCR器件;相较于传统的雪崩击穿触发SCR结构,本发明利用双穿通结构在保证触发电压较低时,极大的降低了电容,且拥有高鲁棒性,可以很好的泄放ESD电流。
技术领域
本发明属于电子技术的静电防护领域,具体涉及一种利用双穿通结构同时触发的低电容SCR结构。
背景技术
在集成电路行业,静电放电(Electro-Static Discharge、简称ESD)事件对芯片的影响损伤愈发严重,严重制约了半导体产品使用的可靠性,因此针对静电放电现象的静电防护设计是十分必要的。而随着整个行业向着超大规模集成电路发展,个体器件就需要尺寸更小、精度更高、速度更快。在此趋势下,ESD防护器件也在向着低电压、低电容的方向迈进。低电压是因为被保护电路的工作电压和失效电压都在降低,这就要求ESD防护设计的整个窗口也在降低,而ESD 防护器件的设计要求器件从开启导通、泄放电流到关断的整个过程都在器件的防护窗口之间,所以触发电压的大小对于防护器件是一个很重要的指标。同时,在高速传输和快充等领域,更小的电容值是一个主要的发展方向,这是因为过大的电容会引起传输过程中的信号缺失,大电容也会导致充放电时间过长降低器件的开关速度,这也就要求作为芯片一部分的ESD防护器件也要向低电容方向发展。
在常用于ESD事件防护设计的器件中,SCR器件是公认的高鲁棒性器件,即该类器件的单位面积效率非常高。当SCR器件触发开启后会进行两个三极管互相正反馈的电导调制,将器件的电位钳在一个较低的电位就能进行较大的电流泄放。SCR器件的触发开启通常都是利用反向PN结的雪崩击穿,而雪崩击穿的击穿电压主要是与PN结两侧的掺杂浓度有关,掺杂浓度越高,击穿电压越小。而器件的电容值同样与PN结的两侧的掺杂浓度有关,掺杂浓度越低,势垒电容越小。所以,利用反偏PN结雪崩击穿触发的SCR器件很难同时得到低触发电压和低电容。
以SCR器件在ESD领域最常用的结构MLSCR为例,其结构如图1所示: P型硅衬底100。在P型硅衬底上形成N型阱区101,在N型阱区101内由左至右形成N型重掺杂有源区203和P型重掺杂有源区202;在P型硅衬底上形成P 型阱区201,在P型阱区201内由左至右形成N型重掺杂有源区202和P型重掺杂有源区203。在N型阱区101和P型阱区201接触的表面有P型重掺杂跨接区 400。在该结构中,N型阱区101内的P型重掺杂有源区102和N型重掺杂有源区103与器件的阳极相连;P型阱区201内的N型重掺杂有源区202和P型重掺杂有源区203与器件的阴极相连。这个结构是利用一个P型重掺杂跨接区400 来辅助触发,由于其掺杂浓度会比阱区高很多,所以由其和N型阱区101组成的PN结反向击穿电压会比两个阱区之间构成的PN结反向击穿电压小。但是,一方面由于其PN结一侧的阱区掺杂浓度并不低,利用反向击穿得到的触发电压并不能降到很小;一方面其电容结构为三部分并联构成,分别是电容C1表示N 型阱区201和P型高掺杂区域400之间等效的电容,C21表示N型阱区201和P 型阱区301之间等效的电容,C22表示N型阱区201和P型衬底100之间等效的电容。由电容的计算方法可知,此并联电容结构的整体电容值为三部分电容之和,所以这种结构在获得低电压时的整体电容值很高。
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H01L 半导体器件;其他类目中不包括的电固体器件
H01L27-00 由在一个共用衬底内或其上形成的多个半导体或其他固态组件组成的器件
H01L27-01 .只包括有在一公共绝缘衬底上形成的无源薄膜或厚膜元件的器件
H01L27-02 .包括有专门适用于整流、振荡、放大或切换的半导体组件并且至少有一个电位跃变势垒或者表面势垒的;包括至少有一个跃变势垒或者表面势垒的无源集成电路单元的
H01L27-14 . 包括有对红外辐射、光、较短波长的电磁辐射或者微粒子辐射并且专门适用于把这样的辐射能转换为电能的,或适用于通过这样的辐射控制电能的半导体组件的
H01L27-15 .包括专门适用于光发射并且包括至少有一个电位跃变势垒或者表面势垒的半导体组件
H01L27-16 .包括含有或不含有不同材料结点的热电元件的;包括有热磁组件的