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专利号: 2015109552420
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种具有内嵌叉指NMOS双向SCR结构的ESD保护器件,其包括双向SCR结构的ESD电流泄放路径和内嵌叉指NMOS和寄生电阻形成的阻容耦合电流路径,以提高器件的ESD鲁棒性和电流导通均匀性,增强器件的维持电压,其特征在于:主要由P衬底(101)、P外延(102)、第一N阱(103)、P阱(104)、第二N阱(105)、第一浅隔离槽(106)、第一N+注入区(107)、第二浅隔离槽(108)、第一P+注入区(109)、第三浅隔离槽(110)、第二N+注入区(111)、第三N+注入区(112)、第二P+注入区(113)、第四N+注入区(114)、第五N+注入区(115)、第四浅隔离槽(116)、第三P+注入区(117)、第五浅隔离槽(118)、第六N+注入区(119)、第六浅隔离槽(120)、第一多晶硅栅(122)、第一薄栅氧化层(121)、第二多晶硅栅(124)、第二薄栅氧化层(123)构成;

所述P外延(102)在所述P衬底(101)的表面区域;

在所述的P外延(102)表面区域从左到右依次设有所述第一N阱(103)、所述P阱(104)和所述第二N阱(105),所述第一N阱(103)的左侧与所述P外延(102)的左侧边缘相连,所述第一N阱(103)的右侧与所述P阱(104)的左侧相连,所述P阱(104)的右侧与所述第二N阱(105)的左侧相连,所述第二N阱(105)的右侧与所述P外延(102)的右侧边缘相连;

在所述第一N阱(103)的表面部分区域从左到右依次设有所述第一浅隔离槽(106)、所述第一N+注入区(107)、所述第二浅隔离槽(108)、所述第一P+注入区(109)和所述第三浅隔离槽(110),所述第一N阱(103)的左侧边缘与所述第一浅隔离槽(106)左侧相连,所述第一浅隔离槽(106)的右侧与所述第一N+注入区(107)的左侧相连,所述第一N+注入区(107)的右侧与所述第二浅隔离槽(108)的左侧相连,所述第二浅隔离槽(108)的右侧与所述第一P+注入区(109)的左侧相连,所述第一P+注入区(109)的右侧与所述第三浅隔离槽(110)的左侧相连,所述第三浅隔离槽(110)的右侧与所述第二N+注入区(111)的左侧相连;

所述第二N+注入区(111)横跨在所述第一N阱(103)和所述P阱(104)的表面部分区域;

在所述P阱(104)的表面部分区域从左到右依次设有所述第一多晶硅栅(122)、所述第一薄栅氧化层(121)、所述第三N+注入区(112)、所述第二P+注入区(113)、所述第四N+注入区(114)、所述第二多晶硅栅(124)、所述第二薄栅氧化层(123),所述第一多晶硅栅(122)在所述第一薄栅氧化层(121)的上方,所述第二多晶硅栅(124)在所述第二薄栅氧化层(123)的上方,所述第一薄栅氧化层(121)的左侧与所述第二N+注入区(111)的右侧相连,所述第一薄栅氧化层(121)的右侧与所述第三N+注入区(112)的左侧相连,沟道长度D1可根据被保护电路的工作电压调节,所述第三N+注入区(112)的右侧与所述第二P+注入区(113)的左侧相连,所述第二P+注入区(113)的右侧与所述第四N+注入区(114)的左侧相连,所述第四N+注入区(114)的右侧与所述第二薄栅氧化层(123)的左侧相连,所述第二薄栅氧化层(123)的右侧与所述第五N+注入区(115)的左侧相连,沟道长度D2可根据被保护电路的工作电压调节;

所述第五N+注入区(115)横跨在所述第二N阱(105)与所述P阱(104)的表面部分区域;

在所述第二N阱(105)的表面部分区域从左到右依次设有所述第四浅隔离槽(116)、所述第三P+注入区(117)、所述第五浅隔离槽(118)、所述第六N+注入区(119)和所述第六浅隔离槽(120),所述第四浅隔离槽(116)的左侧与所述第五N+注入区(115)的右侧相连,所述第四浅隔离槽(116)的右侧与所述第三P+注入区(117)的左侧相连,所述第三P+注入区(117)的右侧与所述第五浅隔离槽(118)的左侧相连,所述第五浅隔离槽(118)的右侧与所述第六N+注入区(119)的左侧相连,所述第六N+注入区(119)的右侧与所述第六浅隔离槽(120)的左侧相连,所述第六浅隔离槽(120)的右侧与所述第二N阱(105)的右侧边缘相连;

第一金属1(125)与所述第一N+注入区(107)相连,第二金属1(126)与所述第一P+注入区(109)相连,第三金属1(127)与所述第一多晶硅栅(122)相连,第四金属1(128)与所述第三N+注入区(112)相连,第五金属1(129)与所述第二P+注入区(113)相连,第六金属1(130)与所述第四N+注入区(114)相连,第七金属1(131)与所述第二多晶硅栅(124)相连,第八金属1(132)与所述第三P+注入区(117)相连,第九金属1(133)与所述第六N+注入区(119)相连;

所述第三金属1(127)与第一金属2(134)相连,所述第五金属1(129)与所述第一金属

2(134)相连,所述第七金属1(131)与所述第一金属2(134)相连;所述第四金属1(128)与第十金属1(136)相连,所述第六金属1(130)与所述第十金属1(136)相连;

所述第一金属1(125)与第二金属2(135)相连,所述第二金属1(126)与所述第二金属

2(135)相连,用作器件的电极端A;

所述第八金属1(132)与第三金属2(137)相连,所述第九金属1(133)与所述第三金属

2(137)相连,用作器件的电极端D。

2.如权利要求1所述的一种具有内嵌叉指NMOS双向SCR结构的ESD保护器件,其特征在于:当所述电极端A接ESD脉冲高电位,所述电极端D接ESD脉冲低电位时,由所述第一P+注入区(109)、所述第一N阱(103)、所述P阱(104)、所述第五N+注入区(115)、所述第二N阱(105)和所述第六N+注入区(119)构成一条PNPN结构的正向ESD电流导通路径,当所述电极端A接ESD脉冲低电位,所述电极端D接ESD脉冲高电位时,由所述第三P+注入区(117)、所述第二N阱(105)、所述P阱(104)、所述第二N+注入区(111)、所述第一N阱(103)和所述第一N+注入区(107)构成一条PNPN结构的反向ESD电流导通路径,以增强器件的ESD鲁棒性,实现ESD脉冲的双向防护。

3.如权利要求1所述的一种具有内嵌叉指NMOS双向SCR结构的ESD保护器件,其特征在于:由所述第二N+注入区(111)、所述第五N+注入区(115)、所述P阱(104)、所述第一多晶硅栅(122)、所述第一薄栅氧化层(121)、所述第三N+注入区(112)、所述第二多晶硅栅(124)、所述第二薄栅氧化层(123)、所述第四N+注入区(114)和所述第二P+注入区(113)构成叉指NMOS和寄生P阱电阻的阻容耦合电流路径,以增强器件的ESD鲁棒性,降低双向SCR电流导通路径在所述P阱(104)中的电流密度,增大SCR的导通电阻,提高维持电压。