一种新型的高面积效率低压触发可控硅的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型的高面积效率低压触发可控硅，属于集成电路技术领域。
【背景技术】
[0002]自然界的静电放电(ESD)现象对集成电路的可靠性构成严重的威胁。在工业界，集成电路产品的失效37%都是由于遭受静电放电现象所引起的。而且随着集成电路的密度越来越大，一方面由于二氧化硅膜的厚度越来越薄(从微米到纳米)，器件承受的静电压力越来越低；另一方面，容易产生、积累静电的材料如塑料，橡胶等大量使用，使得集成电路受到静电放电破坏的几率大大增加。
[0003]静电放电现象的模式通常分为四种:HBM (人体放电模式)，丽(机器放电模式)，CDM(组件充电放电模式)以及电场感应模式(FM)。而最常见也是工业界产品必须通过的两种静电放电模式是HBM和丽。当发生静电放电时，电荷通常从芯片的一只引脚流入而从另一只引脚流出，此时静电电荷产生的电流通常高达几个安培，在电荷输入引脚产生的电压高达几伏甚至几十伏。如果较大的ESD电流流入内部芯片则会造成内部芯片的损坏，同时，在输入引脚产生的高压也会造成内部器件发生栅氧击穿现象，从而导致电路失效。因此，为了防止内部芯片遭受ESD损伤，对芯片的每个引脚都要进行有效的ESD防护，对ESD电流进行泄放。
[0004]在集成电路的正常工作状态下，静电放电保护器件是处于关闭的状态，不会影响输入输出引脚上的电位。而在外部静电灌入集成电路而产生瞬间的高电压的时候，这个器件会开启导通，迅速的排放掉静电电流。
[0005]然而随着CMOS工艺制程的不断进步，器件尺寸不断减小，核心电路承受ESD能力大大降低，对于低压IC (集成电路)的ESD防护而言，一个有效的静电放电防护器件必须能够保证相对低的触发电压(不能高于被保护电路的栅氧击穿电压)，相对高的维持电压(对电源防护而言，要高于电源电压以避免闩锁效应)，提供较强的ESD保护能力(ESD鲁棒性)，并占用有限的布局面积。为了避免闩锁风险，可以通过提高维持电流，提高维持电压来解决。因此在保证低触发电压的优点的同时，进一步提高其维持电压显得十分必要。
[0006]作为一种常用的ESD防护结构，可控硅被广泛的应用于集成电路芯片I/O端口以及电源域的防护中。可控硅有着高鲁棒性、制造工艺简单等优点。但可控硅也有着开启速度慢，开启电压高，维持电压低等缺点，对集成电路输入输出端MOS管的栅极氧化层保护不能起到很好的效果。在28nm CMOS工艺下，芯片的单位面积成本提高，这就要求单个的静电防护器件不仅有较小的面积，还要有尽可能大的电流泄放能力，也就是总体面积效率高。常规的低压触发可控硅往往单个面积较大，不符合高面积效率要求。
【发明内容】
[0007]目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种新型的高面积效率低压触发可控硅。
[0008]技术方案:为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
一种新型的高面积效率低压触发可控硅，包括P型衬底、N阱、P阱、P+注入区、N+注入区、多晶硅栅、浅槽隔离、阴极、阳极，所述N阱包括第一 N阱、第二 N阱，所述N+注入区包括第一 N+注入区、第二 N+注入区，所述P型衬底上沿横向依次设置有第一 N阱、P阱、第二N阱；所述P+注入区设置在第一 N阱上，所述第一 N+注入区跨设在第一 N阱和P阱上，所述第二 N+注入区跨设在P阱和第二 N阱上；所述多晶硅栅设置在P阱上；所述P+注入区接入阳极，所述多晶硅栅和第二 N+注入区均接入阴极；所述P+注入区和外部结构之间通过浅槽隔离进行隔离，所述P+注入区和第一 N+注入区之间通过浅槽隔离进行隔离，所述第二N+注入区和外部结构之间通过浅槽隔离进行隔离。
[0009]有益效果:本发明提供的一种新型的高面积效率低压触发可控硅，采用多晶硅栅、第一 N+注入区、第二 N+注入区在P阱上构成内嵌栅接地NMOS结构，通过栅接地NMOS触发可控硅，具有触发电压低的特点。由于该静电防护器件的阳极不和内嵌NMOS的漏端直接连接，在器件开启后，电流主要通过可控硅路径泄放，因此可控硅路径中的寄生三极管正反馈作用强，器件的维持电压低，最大电流泄放能力强。同时该防护器件用P+注入区、第一N阱、P阱以及第二 N+注入区就能实现可控硅路径，单个器件面积小，因此总体面积效率高。符合低压CMOS工艺下1.8 V I/O器件的ESD窗口，能起到有效防护作用。整个防护器件结构简单，稳定可靠。
【附图说明】
[0010]图1为本发明的剖面正视图；
图2为本发明的俯视图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0012]如图1、图2所示，一种新型的高面积效率低压触发可控硅，包括P型衬底1、N阱、P阱2、还包括P+注入区3、N+注入区、多晶硅栅4、浅槽隔离5、阴极6、阳极7，所述N阱包括第一 N阱8、第二 N阱9，所述N+注入区包括第一 N+注入区10、第二 N+注入区11，所述P型衬底I上沿横向依次设置有第一 N阱8、P阱2、第二 N阱9 ;所述P+注入区3设置在第一 N阱上8，所述第一 N+注入区10跨设在第一 N阱8和P阱2上，所述第二 N+注入区10跨设在P阱2和第二 N阱9上；所述多晶硅栅4设置在P阱2上；所述P+注入区3接入阳极7，所述多晶硅栅4和第二 N+注入区11均接入阴极6 ;所述P+注入区3和外部结构之间通过浅槽隔离5进行隔离，所述P+注入区3和第一 N+注入区10之间通过浅槽隔离5进行隔离，所述第二 N+注入区11和外部结构之间通过浅槽隔离5进行隔离。
[0013]当发生ESD事件时，由多晶硅栅、第一 N+注入区和第二 N+注入区构成的内嵌栅接地NMOS的漏极PN结处首先产生雪崩击穿。随着电流增大，由P+注入区、第一 N阱、P阱、第二 N+注入区形成的可控硅路径会开启，泄放主要电流。因为防护器件的触发电压由内嵌栅接地NMOS决定，因此触发电压比常规可控硅有显著降低，能有效起到静电防护作用。同时该防护器件用P+注入区、第一 N阱、P阱3以及第二 N+注入区就能实现可控硅路径，因此面积效率高。整个防护器件结构简单，稳定可靠。
[0014]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种新型的高面积效率低压触发可控硅，包括P型衬底、N阱、P阱，其特征在于:还包括P+注入区、N+注入区、多晶硅栅、浅槽隔离、阴极、阳极，所述N阱包括第一 N阱、第二 N阱，所述N+注入区包括第一 N+注入区、第二 N+注入区，所述P型衬底上沿横向依次设置有第一 N阱、P阱、第二 N阱；所述P+注入区设置在第一 N阱上，所述第一 N+注入区跨设在第一 N阱和P阱上，所述第二 N+注入区跨设在P阱和第二 N阱上；所述多晶硅栅设置在P阱上；所述P+注入区接入阳极，所述多晶硅栅和第二N+注入区均接入阴极；所述P+注入区和外部结构之间通过浅槽隔离进行隔离，所述P+注入区和第一 N+注入区之间通过浅槽隔离进行隔离，所述第二 N+注入区和外部结构之间通过浅槽隔离进行隔离。
【专利摘要】本发明公开了一种新型的高面积效率低压触发可控硅，包括P型衬底、N阱、P阱、P+注入区、N+注入区、多晶硅栅、浅槽隔离、阴极、阳极，所述N阱包括第一N阱、第二N阱，所述N+注入区包括第一N+注入区、第二N+注入区，所述P型衬底上沿横向依次设置有第一N阱、P阱、第二N阱；所述P+注入区设置在第一N阱上，所述第一N+注入区跨设在第一N阱和P阱上，所述第二N+注入区跨设在P阱和第二N阱上；所述多晶硅栅设置在P阱上；所述P+注入区接入阳极，所述多晶硅栅和第二N+注入区均接入阴极。本发明用P+注入区、第一N阱、P阱3、第二N+注入区实现可控硅路径，因此面积效率高。整个防护器件结构简单，稳定可靠。
【IPC分类】H01L23-60, H01L27-07
【公开号】CN104810367
【申请号】CN201510177638
【发明人】董树荣, 郭维, 钟雷, 曾杰, 王炜槐, 俞志辉
【申请人】江苏艾伦摩尔微电子科技有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月16日