[发明专利]一种具有高维持电压内嵌GDPMOS的SCR器件

摘要

一种具有高维持电压内嵌GDPMOS的SCR器件，可用于高压片上IC的ESD保护电路。主要由P衬底、N阱、P阱、第一N+注入区、第一P+注入区、第二P+注入区、第二N+注入区、第三N+注入区、第三P+注入区、金属阳极、金属阴极、多晶硅栅、薄栅氧化层和若干场氧隔离区构成。该具有高维持电压内嵌GDPMOS的SCR器件在高压ESD脉冲作用下，一方面由第一P+注入区、N阱、第二N+注入区、P阱、第三N+注入区形成寄生SCR电流泄放路径，提高器件的失效电流、增强器件的ESD鲁棒性；另一方面利用第一P+注入区、多晶硅栅、薄栅氧化层与第二P+注入区形成的PMOS管，通过栅极接高电位形成GDPMOS管，以抑制SCR器件发生强回滞，提高器件的维持电压，增强器件的抗闩锁能力。

主权项

一种具有高维持电压内嵌GDPMOS的SCR器件，其包括具有内嵌栅接高电位的P沟道MOS(GDPMOS)结构和大电流泄放能力的SCR结构，以抑制器件触发开启后发生强回滞，增强ESD鲁棒性，提高器件的维持电压，其特征在于：主要由P衬底(101)、N阱(102)、P阱(103)、第一N+注入区(110)、第一P+注入区(111)、第二P+注入区(112)、第二N+注入区(113)、第三N+注入区(114)、第三P+注入区(115)、第一场氧隔离区(130)、第二场氧隔离区(131)、第三场氧隔离区(132)、第四场氧隔离区(133)、第五场氧隔离区(134)和多晶硅栅(117)及其覆盖的薄栅氧化层(116)构成；在所述P衬底(101)的表面区域内从左到右依次设有所述N阱(102)和所述P阱(103)；在所述N阱(102)的表面区域从左到右依次设有所述第一场氧隔离区(130)、所述第一N+注入区(110)、所述第二场氧隔离区(131)、所述第一P+注入区(111)、所述第二P+注入区(112)，所述第一P+注入区(111)和所述第二P+注入区(112)之间设有所述多晶硅栅(117)及其覆盖的所述薄栅氧化层(116)；所述第一场氧隔离区(130)的左侧和所述N阱(102)的左侧边缘相连，所述第一场氧隔离区(130)的右侧与所述第一N+注入区(110)的左侧相连，所述第一N+注入区(110)的右侧与所述第二场氧隔离区(131)的左侧相连，所述第二场氧隔离区(131)的右侧与所述第一P+注入区(111)的左侧相连，所述第一P+注入区(111)的右侧与所述多晶硅栅(117)及其覆盖的所述薄栅氧化层(116)的左侧相连，所述多晶硅栅(117)及其覆盖的所述薄栅氧化层(116)的右侧与所述第二P+注入区(112)的左侧相连，通过调节所述多晶硅栅(117)及其覆盖的所述薄栅氧化层(116)的横向长度，以满足不同维持电压的ESD保护需求；所述P阱(103)的表面部分区域从左到右设有所述第三场氧隔离区(132)、所述第三N+注入区(114)、所述第四场氧隔离区(133)、所述第三P+注入区(115)和所述第五场氧隔离区(134)；所述第三场氧隔离区(132)的右侧与所述第三N+注入区(114)的左侧直接相连，所述第三N+注入区(114)的右侧与所述第四场氧隔离区(133)的左侧相连，所述第四场氧隔离区(133)的右侧与所述第三P+注入区(115)的左侧相连，所述第三P+注入区(115)的右侧与所述第五场氧隔离区(134)的左侧相连，所述第五场氧隔离区(134)的右侧与所述P阱(103)的右侧边缘相连；所述第二N+注入区(113)横跨在所述N阱(102)和所述P阱(103)表面部分区域，通过调节所述第二N+注入区(113)的左侧与所述第二P+注入区(112)的右侧之间横向距离，以保证所述第二N+注入区(113)的左侧与所述第二P+注入区(112)的右侧可以直接相连，所述第二N+注入区(113)的右侧与所述第三场氧隔离区(132)的左侧相连；所述第一N+注入区(110)与第一金属层1(118)相连接，所述第一P+注入区(111)与第二金属层1(119)相连接，所述多晶硅栅(117)与第三金属层1(120)相连接，所述第一金属层1(118)、所述第二金属层1(119)和所述第三金属层1(120)均与金属层2(126)相连，并从所述金属层2(126)引出一电极(127)，用作器件的金属阳极；所述第二P+注入区(112)与第四金属层1(121)相连接，所述第二N+注入区(113)与第五金属层1(122)相连接，所述第四金属层1(121)和所述第五金属层1(122)均与第六金属层1(123)相连；所述第三N+注入区(114)与第七金属层1(124)相连，所述第三P+注入区(115)与第八金属层1(125)相连，所述第七金属层1(124)和所述第八金属层1(125)均与金属层2(128)相连，并从所述金属层2(128)引出一电极(129)，用作器件的金属阴极。