)为结构示意图、(b)为等效电路图。
[0023]图6为实施例1中采用双触发SCR的自偏置堆栈式SCR器件模拟结果图。
[0024]图7为实施例2中采用η阱触发SCR的自偏置堆栈式SCR器件结构及等效电路图，其中，(a)为结构示意图、(b)为等效电路图。
[0025]图8为实施例3中采用衬底触发SCR的自偏置堆栈式SCR器件结构及等效电路图，其中，(a)为结构示意图、(b)为等效电路图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0027]实施例1
[0028]本实施例提供一种采用双触发SCR的自偏置堆栈式SCR器件，该器件结构如图5(a)所示，由η个SCR串联而成，包括主器件101、堆栈器件201、堆栈器件301……堆栈器件n01 ;其中，主器件101是一个基本的SCR器件，其结构包括P型硅衬底110，所述衬底110上形成阱区，所述阱区包括一个η型阱区120和一个ρ型的阱区130，所述阱区120邻接所述阱区130 ;所述η型阱区120内设有η型的重掺杂区121和ρ型的掺杂区122，η型的重掺杂区121和ρ型的掺杂区122与阳极相连；所述ρ型阱区130内设有η型的重掺杂区131和Ρ型的重掺杂区132，η型的重掺杂区131和ρ型的重掺杂区132与阴极相连；
[0029]堆栈器件201是一个双触发SCR器件，其结构包括Ρ型硅衬底110，所述衬底110上形成阱区，所述阱区包括一个η型阱区140和一个ρ型的阱区150，所述阱区140邻接所述阱区150 ;所述η型阱区140内设有η型的重掺杂区141、ρ型的掺杂区142和η型的重掺杂区143 ;所述ρ型阱区150内设有ρ型的重掺杂区153、η型的重掺杂区151和ρ型的重掺杂区152 ;所述η型的重掺杂区141、ρ型的掺杂区142和ρ型的重掺杂区153与阳极相连，所述η型的重掺杂区143、η型的重掺杂区151和ρ型的重掺杂区152与阴极相连；后级堆栈器件均采用堆栈器件201相同结构的双触发SCR器件；
[0030]η个SCR依次串联构成本实施例自偏置堆栈式SCR器件，主器件101的阳极作为自偏置堆栈式SCR器件阳极、阴极连接堆栈器件201阳极，堆栈器件201阴极连接堆栈器件301阳极，依次串联直至堆栈器件n01阴极作为自偏置堆栈式SCR器件阴极。
[0031]上述自偏置堆栈式SCR器件等效电路图如图5(b)中所示，当主器件上的电压大于主器件的触发电压，主器件有电流导通；该导通的电流流入堆栈的SCR器件内触发后级的SCR器件导通；根据双触发SCR器件的工作原理，当流过两个阱电阻的电压大于0.7V后，SCR导通，因此堆栈SCR器件的触发电压非常小，0.7V左右，因此，本发明SCR器件的触发电压Vtl’主要有主SCR的触发电压Vtl决定，其表达式为:
[0032]Vtl’ = Vtl+nX0.7 ?Vtl
[0033]而触发电压则由主SCR器件的维持电压和所有的后级堆栈的SCR器件的维持电压来共同决定，根据总的导通的SCR器件的数目变化，其构成的堆栈结构的维持电压随着SCR器件的数目的增加而增加，且该结构的总的维持电压Vh’与堆栈的SCR器件的维持电压Vh的关系为:
[0034]Vh’ = Vhl+Vh2+Vh2+......+Vhn
[0035]如图6所示为本实施自偏置堆栈式SCR器件模拟结果，结果表明，该器件的维持电压随着SCR器件的数目的增加而增加，而触发电压维持为主SCR器件的触发电压，并不会随堆栈SCR器件的数目增加而增加。
[0036]基于上述特征，本发明可以通过不同的主SCR器件结构来调整整个SCR器件的触发电压，例如，采用MLSCR、LVTSCR、DTSCR等等。
[0037]实施例2
[0038]本实施例提供一种采用η阱触发SCR的自偏置堆栈式SCR器件，该器件结构如图7(a)所示，由η个SCR串联而成，包括主器件102、堆栈器件202、堆栈器件302……堆栈器件η02 ;其中，主器件102是与实施例1中相同结构的基本的SCR器件；
[0039]堆栈器件202是一个η阱触发SCR器件，包括Ρ型硅衬底110 ;所述衬底110上形成阱区，所述阱区包括一个η型阱区140和一个ρ型的阱区150，所述阱区140邻接所述阱区150 ;所述η型阱区140内设有η型的重掺杂区141、ρ型的掺杂区142和η型的重掺杂区143 ;所述ρ型阱区150内设有η型的重掺杂区151和ρ型的重掺杂区152 ;所述η型的重掺杂区141、ρ型的掺杂区142与阳极相连，所述η型的重掺杂区143、η型的重掺杂区151和Ρ型的重掺杂区152与阴极相连，后级堆栈器件均采用堆栈器件202相同结构的η阱触发SCR器件；
[0040]η个SCR依次串联构成本实施例自偏置堆栈式SCR器件，主器件102的阳极作为自偏置堆栈式SCR器件阳极、阴极连接堆栈器件202阳极，堆栈器件202阴极连接堆栈器件302阳极，依次串联直至堆栈器件η02阴极作为自偏置堆栈式SCR器件阴极，该自偏置堆栈式SCR器件等效电路图如图7(b)中所示，其工作原理与实施例1相同。
[0041]实施例3
[0042]本实施例提供一种采用衬底触发SCR的自偏置堆栈式SCR器件，该器件结构如图8(a)所示，由η个SCR串联而成，包括主器件103、堆栈器件203、堆栈器件303……堆栈器件η03 ;其中，主器件103是与实施例1中相同结构的基本的SCR器件；
[0043]堆栈器件203是一个衬底触发SCR器件，包括Ρ型硅衬底110 ;所述衬底110上形成阱区，所述阱区包括一个η型阱区140和一个ρ型的阱区150，所述阱区140邻接所述阱区150 ;所述η型阱区140内设有η型的重掺杂区141、ρ型的掺杂区142 ;所述ρ型阱区150内设有ρ型的重掺杂区153、η型的重掺杂区151和ρ型的重掺杂区152 ;所述η型的重掺杂区141、ρ型的掺杂区142和ρ型的重掺杂区153与阳极相连，所述η型的重掺杂区151和Ρ型的重掺杂区152与阴极相连，后级堆栈器件均采用堆栈器件203相同结构的衬底触发SCR器件；
[0044]η个SCR依次串联构成本实施例自偏置堆栈式SCR器件，主器件103的阳极作为自偏置堆栈式SCR器件阳极、阴极连接堆栈器件203阳极，堆栈器件203阴极连接堆栈器件303阳极，依次连接直至堆栈器件η03阴极作为自偏置堆栈式SCR器件阴极。上述自偏置堆栈式SCR器件等效电路图如图8(b)中所示，其工作原理与实施例1相同。
[0045]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。
【主权项】
1.一种用于ESD保护的自偏置堆栈式SCR器件，由η个SCR器件串联而成，包括1个主器件和η-1个后级堆栈器件，其特征在于，所述后级堆栈器件结构包括第一种导电类型硅衬底，硅衬底上形成相邻接的第二种导电类型阱区和第一种导电类型阱区，所述第二种导电类型阱区内设有第二种导电类型重掺杂区Α、第一种导电类型重掺杂区Α和第二种导电类型重掺杂区B，所述第一种导电类型阱区内设有第一种导电类型重掺杂区B、第二种导电类型重掺杂区C和第一种导电类型重掺杂区C ;所述第二种导电类型重掺杂区A、第一种导电类型重掺杂区A和第一种导电类型重掺杂区B与阳极相连，所述第二种导电类型重掺杂区B、第二种导电类型重掺杂区C和第一种导电类型重掺杂区C与阴极相连；所述主器件阳极作为自偏置堆栈式SCR器件阳极，主器件阴极连接后级堆栈器件阳极，其他后级堆栈器件依次串联。2.一种用于ESD保护的自偏置堆栈式SCR器件，由η个SCR器件串联而成，包括1个主器件和η-1个后级堆栈器件，其特征在于，所述后级堆栈器件结构包括第一种导电类型硅衬底，硅衬底上形成相邻接的第二种导电类型阱区和第一种导电类型阱区，所述第二种导电类型阱区内设有第二种导电类型重掺杂区Α、第一种导电类型重掺杂区Α和第二种导电类型重掺杂区B，所述第一种导电类型阱区内设有第二种导电类型重掺杂区C和第一种导电类型重掺杂区B;所述第二种导电类型重掺杂区A和第一种导电类型重掺杂区A与阳极相连，所述第二种导电类型重掺杂区B、第二种导电类型重掺杂区C和第一种导电类型重掺杂区B与阴极相连；所述主器件阳极作为自偏置堆栈式SCR器件阳极，主器件阴极连接后级堆栈器件阳极，其他后级堆栈器件依次串联。3.一种用于ESD保护的自偏置堆栈式SCR器件，由η个SCR器件串联而成，包括1个主器件和η-1个后级堆栈器件，其特征在于，所述后级堆栈器件结构包括第一种导电类型硅衬底，硅衬底上形成相邻接的第二种导电类型阱区和第一种导电类型阱区，所述第二种导电类型阱区内设有第二种导电类型重掺杂区Α和第一种导电类型重掺杂区Α，所述第一种导电类型阱区内设有第一种导电类型重掺杂区B、第二种导电类型重掺杂区B和第一种导电类型重掺杂区C ;所述第二种导电类型重掺杂区A、第一种导电类型重掺杂区A和第一种导电类型重掺杂区B与阳极相连，所述第二种导电类型重掺杂区B和第一种导电类型重掺杂区C与阴极相连；所述主器件阳极作为自偏置堆栈式SCR器件阳极，主器件阴极连接后级堆栈器件阳极，其他后级堆栈器件依次串联。
【专利摘要】本发明属于电子技术领域，具体涉及静电释放(ESD)保护电路的设计，具体为一种用于ESD保护的自偏置堆栈式SCR器件。该自偏置堆栈式SCR器件由n个SCR器件串联而成，包括1个主器件和n-1个后级堆栈器件，所述后级堆栈器件为双触发SCR器件、n阱触发SCR器件或衬底触发SCR器件，所述主器件阳极作为自偏置堆栈式SCR器件阳极，主器件阴极连接后级堆栈器件阳极，其他后级堆栈器件依次串联。本发明提供自偏置堆栈式SCR器件维持电压随着堆栈器件的数目的增加而增加，且触发电压保持为主SCR器件的触发电压；另外，本发明无需外加任何偏置电路，能够自偏置，提升堆栈式SCR器件性能的同时大大简化器件结构，有效提高集成电路性价比。
【IPC分类】H01L27/02, H01L29/06, H01L23/60
【公开号】CN105405844
【申请号】CN201510974226
【发明人】刘继芝, 田瑞, 刘志伟
【申请人】电子科技大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月23日