自觸發(fā)堆疊stscr-ldmos高壓esd保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種自觸發(fā)堆疊STSCR-LDMOS的高壓ESD保護(hù)電路，屬于電子【技術(shù)領(lǐng)域】。包括N個(gè)STSCR-LDMOS堆疊單元，所述STSCR-LDMOS堆疊單元包括一個(gè)STSCR-LDMOS器件和一個(gè)電阻，其中N≥2，襯底上還有N+1個(gè)P型重?fù)诫s區(qū)作為保護(hù)環(huán)接地。該電路通過第一個(gè)STSCR-LDMOS擊穿并觸發(fā)堆疊STSCR-LDMOS，在不增加觸發(fā)電壓的基礎(chǔ)上，有效提高了維持電壓。
【專利說明】自觸發(fā)堆疊STSCR-LDMOS高壓ESD保護(hù)電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及半導(dǎo)體集成電路芯片的靜電釋放(Electrostatic Discharge,簡(jiǎn)稱為ESD)保護(hù)電路設(shè)計(jì)技術(shù)，尤指一種自觸發(fā)堆疊STSCR-LDMOS (內(nèi)嵌有橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管LDMOS的Substrate-Trigger Silicon Controlled Rectifier,簡(jiǎn)稱 STSCR-LDMOS)的高壓 ESD 保護(hù)電路。

【背景技術(shù)】
[0002]芯片生產(chǎn)、封裝、測(cè)試、存放、搬運(yùn)過程中，靜電放電(Electrostatic Discharge,簡(jiǎn)稱為ESD)作為一種不可避免的自然現(xiàn)象而普遍存在。隨著集成電路工藝特征尺寸的減小和各種先進(jìn)工藝的發(fā)展，芯片被ESD現(xiàn)象損毀的情況越來越普遍，有關(guān)研究調(diào)查表明，集成電路失效產(chǎn)品的30%都是由于遭受靜電放電現(xiàn)象所引起的。因此，使用高性能的ESD防護(hù)器件對(duì)芯片內(nèi)部電路加以保護(hù)顯得十分重要。
[0003]STSCR(Substrate-Trigger Silicon Controlled Rectifier)是常見的ESD保護(hù)器件之一，與普通SCR —樣，具有抗ESD能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。圖1為傳統(tǒng)的STSCR ESD保護(hù)器件的剖面圖，如圖1所示，傳統(tǒng)的STSCR ESD保護(hù)器件包括:P型襯底101、N型阱區(qū)102、第一 P型重?fù)诫s區(qū)104、第二 P型重?fù)诫s區(qū)105、第三P型重?fù)诫s區(qū)107、第一 N型重?fù)诫s區(qū)103、第二N型重?fù)诫s區(qū)106。N型阱區(qū)102、第二 P型重?fù)诫s區(qū)105、第二 N型重?fù)诫s區(qū)106和第三P型重?fù)诫s區(qū)107位于P型襯底101之上，而第二 P型重?fù)诫s區(qū)105位于N型阱區(qū)102和第二N型重?fù)诫s區(qū)106之間，第二 N型重?fù)诫s區(qū)106位于第二 P型重?fù)诫s區(qū)105和第三P型重?fù)诫s區(qū)107之間，第一 N型重?fù)诫s區(qū)103和第一 P型重?fù)诫s區(qū)104位于N型阱區(qū)102之上，第一 P型重?fù)诫s區(qū)104位于第一 N型重?fù)诫s區(qū)103和第二 P型重?fù)诫s區(qū)105之間。其內(nèi)部寄生結(jié)構(gòu)包含一個(gè)寄生PNP三極管Q1 (由第一 P型重?fù)诫s區(qū)104、N型阱區(qū)102和P型襯底101組成)、一個(gè)寄生NPN三極管Q2 (由第二 N型重?fù)诫s區(qū)106、P型襯底101和N型阱區(qū)102組成)以及第二 P型重?fù)诫s區(qū)105和第三P型重?fù)诫s區(qū)107之間P型襯底101上的等效襯底電阻R。第一 P型重?fù)诫s區(qū)103和第一 N型重?fù)诫s區(qū)104接陽極，第二 P型重?fù)诫s區(qū)105接P-trig的電位，第二 N型重?fù)诫s區(qū)106和第三P型重?fù)诫s區(qū)107接陰極。當(dāng)陽極出現(xiàn)ESD脈沖時(shí)，如果此時(shí)P-rig端有電流注入，電流將會(huì)經(jīng)過襯底電阻R，流向陰極的第一P型重?fù)诫s區(qū)，當(dāng)電流足夠大時(shí)，加在電阻R上的壓降使得等效三極管Q2的發(fā)射結(jié)正偏，從而開啟三極管Q2，而Q2的集電極電流將為Q1的基極提供電流，Q1導(dǎo)通后其集電極電流將為Q2提供基極電流，最終Qp Q2形成正反饋，SCR結(jié)構(gòu)導(dǎo)通以泄放ESD電流。
[0004]STSCR作為SCR的一種，不僅具有SCR強(qiáng)電流泄放能力的優(yōu)點(diǎn)，還具有觸發(fā)電壓低的優(yōu)點(diǎn)，因此非常適合作為低壓ESD保護(hù)器件。然而，STSCR如果作為高壓ESD保護(hù)器件，STSCR非常低的維持電壓會(huì)導(dǎo)致其在用作電源鉗位時(shí)容易發(fā)生latch-up(閂鎖)效應(yīng)，在ESD泄放完成后，電源持續(xù)放電，最終燒壞器件。因此，如何提高STSCR結(jié)構(gòu)的維持電壓成為了 STSCR器件作為高壓ESD保護(hù)器件研究的難點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)【背景技術(shù)】存在的缺陷，提出了一種自觸發(fā)堆疊STSCR-LDMOS的高壓ESD保護(hù)電路，該電路通過第一個(gè)STSCR-LDMOS擊穿并觸發(fā)堆疊STSCR-LDMOS，在不增加觸發(fā)電壓的基礎(chǔ)上，有效提高了維持電壓。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]一種STSCR-LDMOS器件，如圖2，包括P型襯底201、高壓N型阱區(qū)202、P型阱區(qū)203、第一 P型重?fù)诫s區(qū)205、第二 P型重?fù)诫s區(qū)206、第三P型重?fù)诫s區(qū)208、第一 N型重?fù)诫s區(qū)204、第二 N型重?fù)诫s區(qū)207、多晶硅209、場(chǎng)氧211和柵氧212 ；
[0008]所述高壓N型阱區(qū)202位于P型襯底201之上，第一 N型重?fù)诫s區(qū)204、第一 P型重?fù)诫s區(qū)205和P型阱區(qū)203位于高壓N型阱區(qū)202之上，第二 P型重?fù)诫s區(qū)206、第二 N型重?fù)诫s區(qū)207和第三P型重?fù)诫s區(qū)208位于P型阱區(qū)203之上；多晶硅209位于高壓N型阱區(qū)202和P型阱區(qū)203交界處之上且位于第一 P型重?fù)诫s區(qū)205和第二 P型重?fù)诫s區(qū)206之間，第一 P型重?fù)诫s區(qū)205位于第一 N型重?fù)诫s區(qū)204和第二 P型重?fù)诫s區(qū)206之間，第二 N型重?fù)诫s區(qū)207位于第二 P型重?fù)诫s區(qū)206和第三P型重?fù)诫s區(qū)208之間；
[0009]第一 N型重?fù)诫s區(qū)204和第一 P型重?fù)诫s區(qū)205作為陽極；第二 N型重?fù)诫s區(qū)207和第三P型重?fù)诫s區(qū)208作為陰極；第二 P型重?fù)诫s區(qū)206接P-trig端；多晶硅209、場(chǎng)氧211和柵氧212組成了柵極。
[0010]采用上述STSCR-LDMOS器件堆疊的高壓ESD保護(hù)電路結(jié)構(gòu)如下:
[0011]一種自觸發(fā)堆疊STSCR-LDMOS的高壓ESD保護(hù)電路，包括N個(gè)STSCR-LDMOS堆疊單元，所述STSCR-LDMOS堆疊單元包括一個(gè)上述STSCR-LDMOS器件和一個(gè)電阻，其中N彡2，襯底上還有N+1個(gè)P型重?fù)诫s區(qū)作為保護(hù)環(huán)接地，所述STSCR-LDMOS堆疊單元中第一個(gè)STSCR-LDMOS的陽極接VDD，所述STSCR-LDMOS堆疊單元中第n_l個(gè)STSCR-LDMOS的陰極連接第η個(gè)STSCR-LDMOS的陽極，其中，η = 2,3,…，N，所述STSCR-LDMOS堆疊單元中的電阻連接在兩個(gè)相鄰的STSCR-LDMOS的P-trig端之間，STSCR-LDMOS堆疊單元中每個(gè)STSCR-LDMOS的柵極和P-trig端相連，所述STSCR-LDMOS堆疊單元中第一個(gè)電阻一端連接第一個(gè)STSCR-LDMOS的P-trig端和柵極，所述STSCR-LDMOS堆疊單元中第N個(gè)電阻一端連接第N-1個(gè)電阻、第N個(gè)STSCR-LDMOS的P_trig端和柵極，另一端連接第N個(gè)STSCR-LDMOS的陰極和地。
[0012]進(jìn)一步地，所述STSCR-LDMOS堆疊單元中第N個(gè)電阻可以去掉。
[0013]當(dāng)所述STSCR-LDMOS堆疊單元的個(gè)數(shù)N為2時(shí)，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0014]一種自觸發(fā)堆疊STSCR-LDMOS的高壓ESD保護(hù)電路，如圖3所示，包括P型襯底301，第一高壓N型阱區(qū)302、第二高壓N型阱區(qū)303、第一 P型重?fù)诫s區(qū)306、第二 P型重?fù)诫s區(qū)308、第三P型重?fù)诫s區(qū)310、第四P型重?fù)诫s區(qū)313、第五P型重?fù)诫s區(qū)314、第六P型重?fù)诫s區(qū)316、第七P型重?fù)诫s區(qū)318、第八P型重?fù)诫s區(qū)321、第九P型重?fù)诫s區(qū)322、第一N型重?fù)诫s區(qū)307、第二 N型重?fù)诫s區(qū)311、第三N型重?fù)诫s區(qū)315、第四N型重?fù)诫s區(qū)320、第一電阻312、第二電阻319、第一場(chǎng)氧323、第二場(chǎng)氧324、第一柵氧325、第二柵氧326、第一多晶硅309、第二多晶硅317 ；
[0015]第一 P型重?fù)诫s區(qū)306、第五P型重?fù)诫s區(qū)314、第九P型重?fù)诫s區(qū)322、第一高壓N型阱區(qū)302和第二高壓N型阱區(qū)303位于P型襯底201之上，其中第一高壓N型阱區(qū)302位于第一 P型重?fù)诫s區(qū)306和第五P型重?fù)诫s區(qū)314之間，第二高壓N型阱區(qū)303位于第五P型重?fù)诫s區(qū)314和第九P型重?fù)诫s區(qū)322之間；
[0016]第一 N型重?fù)诫s區(qū)307、第二 P型重?fù)诫s區(qū)308和第一 P型阱區(qū)304位于第一高壓N型阱區(qū)302之上，第三P型重?fù)诫s區(qū)310、第二 N型重?fù)诫s區(qū)311和第四P型重?fù)诫s區(qū)313位于第一 P型阱區(qū)304之上，第二 P型重?fù)诫s區(qū)308位于第一 N型重?fù)诫s區(qū)307和第三P型重?fù)诫s區(qū)310之間，第二 N型重?fù)诫s區(qū)311位于第三P型重?fù)诫s區(qū)310和第四P型重?fù)诫s區(qū)313之間；
[0017]第三N型重?fù)诫s區(qū)315、第六P型重?fù)诫s區(qū)316和第二 P型阱區(qū)305位于第二高壓N型阱區(qū)303之上，第七P型重?fù)诫s區(qū)318、第四N型重?fù)诫s區(qū)320和第八P型重?fù)诫s區(qū)321位于第二 P型阱區(qū)305之上，第六P型重?fù)诫s區(qū)316位于第三N型重?fù)诫s區(qū)315和第七P型重?fù)诫s區(qū)318之間，第四N型重?fù)诫s區(qū)320位于第七P型重?fù)诫s區(qū)318和第八P型重?fù)诫s區(qū)321之間；
[0018]其中第一高壓N型阱區(qū)302及其之上結(jié)構(gòu)共同組成了 STSCR-LDM0S1，第一 N型重?fù)诫s區(qū)307和第二 P型重?fù)诫s區(qū)308組成陽極，第二 N型重?fù)诫s區(qū)311和第四P型重?fù)诫s區(qū)313做成陰極，第三P型重?fù)诫s區(qū)310為P-trig端，第一多晶硅309、第一場(chǎng)氧323和第一柵氧325組成柵極；
[0019]第二高壓N型阱區(qū)303及其之上結(jié)構(gòu)共同組成了 STSCR-LDM0S2，第三N型重?fù)诫s區(qū)315和第六P型重?fù)诫s區(qū)316組成陽極，第四N型重?fù)诫s區(qū)320和第八P型重?fù)诫s區(qū)321組成陰極，第七P型重?fù)诫s區(qū)318為P-trig端，第二多晶硅317、第二場(chǎng)氧324和第二柵氧326組成柵極；
[0020]STSCR-LDMOS I 的陽極接 VDD，STSCR-LDMOS I 的陰極接 STSCR-LDM0S2 的陽極，STSCR-LDM0S2的陰極接地；第一電阻312 —端接STSCR-LDM0S1的P-trig端和柵極，另一端接第二電阻319、STSCR-LDM0S2的P_trig端和柵極；第二電阻319 —端接第一電阻312、STSCR-LDM0S2的P-trig端和柵極，另一端連接STSCR-LDM0S2的陰極和地；第一 P型重?fù)诫s區(qū)306、第五P型重?fù)诫s區(qū)314、第九P型重?fù)诫s區(qū)322作為保護(hù)環(huán)接地。
[0021]進(jìn)一步地，所述第二電阻319可以去掉。
[0022]本發(fā)明的有益效果為:所述ESD保護(hù)電路的觸發(fā)電壓主要取決于堆疊結(jié)構(gòu)的第一個(gè)STSCR-LDMOS器件的擊穿電壓，而維持電壓隨著STSCR-LDMOS的堆疊個(gè)數(shù)成倍的提高，從而在有效保護(hù)內(nèi)部電路的同時(shí)，又降低了 ESD保護(hù)電路發(fā)生閂鎖效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為現(xiàn)有的STSCR ESD保護(hù)器件剖面示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明提供的STSCR ESD保護(hù)器件的剖面示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1兩個(gè)STSCR-LDMOS堆疊的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1兩個(gè)STSCR-LDMOS堆疊的等效電路圖；
[0027]圖5為本發(fā)明提供的自觸發(fā)堆疊STSCR-LDMOS的高壓ESD保護(hù)電路的等效電路圖；
[0028]圖6為本發(fā)明提供的不同堆疊個(gè)數(shù)的STSCR-LDMOS的1-V曲線模擬圖；
[0029]圖7為本發(fā)明實(shí)施例2的等效電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0031]本發(fā)明提供了一種自觸發(fā)堆疊STSCR-LDMOS的高壓ESD保護(hù)電路。該電路通過第一個(gè)STSCR-LDMOS擊穿并觸發(fā)堆疊STSCR-LDMOS，在不增加觸發(fā)電壓的基礎(chǔ)上，有效的將維持電壓成倍的提高。
[0032]實(shí)施例1:
[0033]圖3為本實(shí)施例提供的自觸發(fā)堆疊STSCR-LDMOS的高壓ESD保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。一種自觸發(fā)堆疊STSCR-LDMOS的高壓ESD保護(hù)電路，如圖3所示，包括P型襯底301，第一高壓N型阱區(qū)302、第二高壓N型阱區(qū)303、第一 P型重?fù)诫s區(qū)306、第二 P型重?fù)诫s區(qū)308、第三P型重?fù)诫s區(qū)310、第四P型重?fù)诫s區(qū)313、第五P型重?fù)诫s區(qū)314、第六P型重?fù)诫s區(qū)316、第七P型重?fù)诫s區(qū)318、第八P型重?fù)诫s區(qū)321、第九P型重?fù)诫s區(qū)322、第一 N型重?fù)诫s區(qū)307、第二 N型重?fù)诫s區(qū)311、第三N型重?fù)诫s區(qū)315、第四N型重?fù)诫s區(qū)320、第一電阻312、第二電阻319、第一場(chǎng)氧323、第二場(chǎng)氧324、第一柵氧325、第二柵氧326、第一多晶硅309、第二多晶硅317 ；
[0034]第一 P型重?fù)诫s區(qū)306、第五P型重?fù)诫s區(qū)314、第九P型重?fù)诫s區(qū)322、第一高壓N型阱區(qū)302和第二高壓N型阱區(qū)303位于P型襯底201之上，其中第一高壓N型阱區(qū)302位于第一 P型重?fù)诫s區(qū)306和第五P型重?fù)诫s區(qū)314之間，第二高壓N型阱區(qū)303位于第五P型重?fù)诫s區(qū)314和第九P型重?fù)诫s區(qū)322之間；
[0035]第一 N型重?fù)诫s區(qū)307、第二 P型重?fù)诫s區(qū)308和第一 P型阱區(qū)304位于第一高壓N型阱區(qū)302之上，第三P型重?fù)诫s區(qū)310、第二 N型重?fù)诫s區(qū)311和第四P型重?fù)诫s區(qū)313位于第一 P型阱區(qū)304之上，第二 P型重?fù)诫s區(qū)308位于第一 N型重?fù)诫s區(qū)307和第三P型重?fù)诫s區(qū)310之間，第二 N型重?fù)诫s區(qū)311位于第三P型重?fù)诫s區(qū)310和第四P型重?fù)诫s區(qū)313之間；
[0036]第三N型重?fù)诫s區(qū)315、第六P型重?fù)诫s區(qū)316和第二 P型阱區(qū)305位于第二高壓N型阱區(qū)303之上，第七P型重?fù)诫s區(qū)318、第四N型重?fù)诫s區(qū)320和第八P型重?fù)诫s區(qū)321位于第二 P型阱區(qū)305之上，第六P型重?fù)诫s區(qū)316位于第三N型重?fù)诫s區(qū)315和第七P型重?fù)诫s區(qū)318之間，第四N型重?fù)诫s區(qū)320位于第七P型重?fù)诫s區(qū)318和第八P型重?fù)诫s區(qū)321之間；
[0037]其中第一高壓N型阱區(qū)302及其之上結(jié)構(gòu)共同組成了 STSCR-LDM0S1，第一 N型重?fù)诫s區(qū)307和第二 P型重?fù)诫s區(qū)308組成陽極，第二 N型重?fù)诫s區(qū)311和第四P型重?fù)诫s區(qū)313做成陰極，第三P型重?fù)诫s區(qū)310為P-trig端，第一多晶硅309、第一場(chǎng)氧323和第一柵氧325組成柵極；
[0038]第二高壓N型阱區(qū)303及其之上結(jié)構(gòu)共同組成了 STSCR-LDM0S2，第三N型重?fù)诫s區(qū)315和第六P型重?fù)诫s區(qū)316組成陽極，第四N型重?fù)诫s區(qū)320和第八P型重?fù)诫s區(qū)321組成陰極，第七P型重?fù)诫s區(qū)318為P-trig端，第二多晶硅317、第二場(chǎng)氧324和第二柵氧326組成柵極；
[0039]STSCR-LDMOS I 的陽極接 VDD，STSCR-LDMOS I 的陰極接 STSCR-LDM0S2 的陽極，STSCR-LDM0S2的陰極接地；第一電阻312 —端接STSCR-LDMOS I的P-trig端和柵極，另一端接第二電阻319、STSCR-LDM0S2的P_trig端和柵極；第二電阻319 —端接電阻312、STSCR-LDM0S2的P-trig端和柵極，另一端連接STSCR-LDM0S2的陰極和地；第一 P型重?fù)诫s區(qū)306、第五P型重?fù)诫s區(qū)314、第九P型重?fù)诫s區(qū)322作為保護(hù)環(huán)接地。
[0040]實(shí)施例1提供的自觸發(fā)堆疊STSCR-LDMOS的高壓ESD保護(hù)電路的工作原理為:
[0041]圖4是兩個(gè)STSCR-LDMOS堆疊的等效電路圖:包括電阻312和319，寄生電阻401、402,403和404，寄生晶體管Q3、Q4> Q5和Q6。其中，寄生電阻401為第一 P型阱區(qū)304等效電阻，寄生電阻402為第一高壓N型阱區(qū)302等效電阻，寄生電阻403為第二高壓N型阱區(qū)303等效電阻，寄生電阻404為第二 P型阱區(qū)305等效電阻；寄生PNP晶體管Q3由第二 P型重?fù)诫s區(qū)308、第一高壓N型阱區(qū)302和第一 P型阱區(qū)304組成，寄生NPN晶體管Q4由第二N型重?fù)诫s區(qū)311、第一 P型阱區(qū)304和第一高壓N型阱區(qū)302組成，寄生PNP晶體管Q5由第六P型重?fù)诫s區(qū)316、第二高壓N型阱區(qū)303和第二 P型阱區(qū)305組成，NPN Q6晶體管由第四N型重?fù)诫s區(qū)320、第二 P型阱區(qū)305和第二高壓N型阱區(qū)303組成。
[0042]從圖4中可以看出，第一個(gè)P-trig端通過電阻312和319與地相接，所以第一個(gè)P-trig點(diǎn)的起始電位為零。所以當(dāng)陽極有ESD脈沖時(shí)，寄生晶體管Q3的集電結(jié)首先擊穿，Q3開啟，I;曲線將會(huì)發(fā)生較小的snapback現(xiàn)象，Q3電流將流經(jīng)電阻312、319和寄生電阻404，因此電阻319上就會(huì)產(chǎn)生壓降，當(dāng)電壓超過Q6發(fā)射結(jié)正偏的電壓時(shí)，Q6開啟，Q6的電子電流將從陽極經(jīng)晶體管Q3、電阻401、403和晶體管Q6流向地。當(dāng)電阻403上的壓降超過Q5發(fā)射結(jié)正偏的電壓時(shí)，Q5開啟，Q5和Q6形成正反饋，第二個(gè)STSCR-LDMOS內(nèi)部寄生的SCR開啟；當(dāng)電阻401上的壓降超過Q4發(fā)射結(jié)正偏的電壓時(shí),Q4開啟，Q3和Q4形成正反饋，第一個(gè)STSCR-LDMOS內(nèi)部寄生的SCR開啟。兩個(gè)內(nèi)部寄生的SCR開啟后，1-V曲線將會(huì)發(fā)生第二次較大的snapback現(xiàn)象，達(dá)到泄放ESD電流的目的。而保護(hù)電路的維持電壓是兩個(gè)串聯(lián)的STSCR-LDMOS的維持電壓之和，從而提高了維持電壓，有效的減小發(fā)生閂鎖效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0043]實(shí)施例2:
[0044]如圖7所示，本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，去掉了第二電阻319。本實(shí)施例與實(shí)施例I的工作原理相同。
[0045]實(shí)施例2去掉電阻319，使得Q3擊穿后的電流電流全部流經(jīng)電阻404，可以增加STSCR-LDMOS的開啟速度。
[0046]圖5為本發(fā)明提供的自觸發(fā)堆疊STSCR-LDMOS的高壓ESD保護(hù)電路的等效電路圖。本發(fā)明可以通過堆疊更多的STSCR-LDMOS堆疊單元501，使維持電壓大幅度增加，更有效的防止閂鎖效應(yīng)的發(fā)生。
[0047]圖6給出了不同STSCR-LDMOS堆疊個(gè)數(shù)的I_V曲線模擬圖，從圖中可以看出，隨著堆疊個(gè)數(shù)的增加，擊穿電壓從70V增加到了 80V，而維持電壓從6.5V增加到了 25V，維持電壓增加了大約四倍。因此本發(fā)明提供的自觸發(fā)堆疊STSCR-LDMOS的高壓ESD保護(hù)電路在不顯著增加觸發(fā)電壓的基礎(chǔ)上，有效的將維持電壓成倍的提高，從而有效的減小發(fā)生閂鎖效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0048]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種STSCR-LDMOS器件，包括P型襯底(201)、高壓N型阱區(qū)(202)、P型阱區(qū)(203)、第一 P型重?fù)诫s區(qū)(205)、第二 P型重?fù)诫s區(qū)(206)、第三P型重?fù)诫s區(qū)(208)、第一 N型重?fù)诫s區(qū)(204)、第二 N型重?fù)诫s區(qū)(207)、多晶硅(209)、場(chǎng)氧(211)和柵氧(212)； 所述高壓N型阱區(qū)(202)位于P型襯底(201)之上，第一 N型重?fù)诫s區(qū)(204)、第一P型重?fù)诫s區(qū)(205)和P型阱區(qū)(203)位于高壓N型阱區(qū)(202)之上，第二 P型重?fù)诫s區(qū)(206)、第二N型重?fù)诫s區(qū)(207)和第三P型重?fù)诫s區(qū)(208)位于P型阱區(qū)(203)之上；多晶硅(209)位于高壓N型阱區(qū)(202)和P型阱區(qū)(203)交界處之上且位于第一 P型重?fù)诫s區(qū)(205)和第二 P型重?fù)诫s區(qū)(206)之間，第一 P型重?fù)诫s區(qū)(205)位于第一 N型重?fù)诫s區(qū)(204)和第二 P型重?fù)诫s區(qū)(206)之間，第二 N型重?fù)诫s區(qū)(207)位于第二 P型重?fù)诫s區(qū)(206)和第三P型重?fù)诫s區(qū)(208)之間； 第一 N型重?fù)诫s區(qū)(204)和第一 P型重?fù)诫s區(qū)(205)作為陽極；第二 N型重?fù)诫s區(qū)(207)和第三P型重?fù)诫s區(qū)(208)作為陰極；第二P型重?fù)诫s區(qū)(206)接P_trig端；多晶硅(209)、場(chǎng)氧(211)和柵氧(212)組成了柵極。
2.一種包含權(quán)利要求1的STSCR-LDMOS器件的自觸發(fā)堆疊STSCR-LDMOS的高壓ESD保護(hù)電路，包括N個(gè)STSCR-LDMOS堆疊單元，所述STSCR-LDMOS堆疊單元包括一個(gè)如權(quán)利要求I所述的STSCR-LDMOS器件和一個(gè)電阻，其中N彡2，襯底上還有N+1個(gè)P型重?fù)诫s區(qū)作為保護(hù)環(huán)接地，所述STSCR-LDMOS堆疊單元中第一個(gè)STSCR-LDMOS的陽極接VDD，所述STSCR-LDMOS堆疊單元中第n_l個(gè)STSCR-LDMOS的陰極連接第η個(gè)STSCR-LDMOS的陽極，其中，η = 2,3,…，N，所述STSCR-LDMOS堆疊單元中的電阻連接在兩個(gè)相鄰的STSCR-LDMOS的P-trig端之間，STSCR-LDMOS堆疊單元中每個(gè)STSCR-LDMOS的柵極和P-trig端相連，所述STSCR-LDMOS堆疊單元中第一個(gè)電阻一端連接第一個(gè)STSCR-LDMOS的P-trig端和柵極，所述STSCR-LDMOS堆疊單元中第N個(gè)電阻一端連接第N-1個(gè)電阻、第N個(gè)STSCR-LDMOS的P-trig端和柵極，另一端連接第N個(gè)STSCR-LDMOS的陰極和地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自觸發(fā)堆疊STSCR-LDMOS的高壓ESD保護(hù)電路，其特征在于，當(dāng)N = 2時(shí)，所述自觸發(fā)堆疊STSCR-LDMOS的高壓ESD保護(hù)電路包括P型襯底(301)，第一高壓N型阱區(qū)(302)、第二高壓N型阱區(qū)(303)、第一 P型重?fù)诫s區(qū)(306)、第二 P型重?fù)诫s區(qū)(308)、第三P型重?fù)诫s區(qū)(310)、第四P型重?fù)诫s區(qū)(313)、第五P型重?fù)诫s區(qū)(314)、第六P型重?fù)诫s區(qū)(316)、第七P型重?fù)诫s區(qū)(318)、第八P型重?fù)诫s區(qū)(321)、第九P型重?fù)诫s區(qū)(322)、第一 N型重?fù)诫s區(qū)(307)、第二 N型重?fù)诫s區(qū)(311)、第三N型重?fù)诫s區(qū)(315)、第四N型重?fù)诫s區(qū)(320)、第一電阻(312)、第二電阻(319)、第一場(chǎng)氧(323)、第二場(chǎng)氧(324)、第一柵氧(325)、第二柵氧(326)、第一多晶娃(309)、第二多晶娃(317)； 第一 P型重?fù)诫s區(qū)(306)、第五P型重?fù)诫s區(qū)(314)、第九P型重?fù)诫s區(qū)(322)、第一高壓N型阱區(qū)(302)和第二高壓N型阱區(qū)(303)位于P型襯底(201)之上，其中第一高壓N型阱區(qū)(302)位于第一 P型重?fù)诫s區(qū)(306)和第五P型重?fù)诫s區(qū)(314)之間，第二高壓N型阱區(qū)(303)位于第五P型重?fù)诫s區(qū)(314)和第九P型重?fù)诫s區(qū)(322)之間； 第一 N型重?fù)诫s區(qū)(307)、第二 P型重?fù)诫s區(qū)(308)和第一 P型阱區(qū)(304)位于第一高壓N型阱區(qū)(302)之上，第三P型重?fù)诫s區(qū)(310)、第二 N型重?fù)诫s區(qū)(311)和第四P型重?fù)诫s區(qū)(313)位于第一 P型阱區(qū)(304)之上，第二 P型重?fù)诫s區(qū)(308)位于第一 N型重?fù)诫s區(qū)(307)和第三P型重?fù)诫s區(qū)(310)之間，第二 N型重?fù)诫s區(qū)(311)位于第三P型重?fù)诫s區(qū)(310)和第四P型重?fù)诫s區(qū)(313)之間； 第三N型重?fù)诫s區(qū)(315)、第六P型重?fù)诫s區(qū)(316)和第二 P型阱區(qū)(305)位于第二高壓N型阱區(qū)(303)之上，第七P型重?fù)诫s區(qū)(318)、第四N型重?fù)诫s區(qū)(320)和第八P型重?fù)诫s區(qū)(321)位于第二 P型阱區(qū)(305)之上，第六P型重?fù)诫s區(qū)(316)位于第三N型重?fù)诫s區(qū)(315)和第七P型重?fù)诫s區(qū)(318)之間，第四N型重?fù)诫s區(qū)(320)位于第七P型重?fù)诫s區(qū)(318)和第八P型重?fù)诫s區(qū)(321)之間； 其中第一高壓N型阱區(qū)(302)及其之上結(jié)構(gòu)共同組成了 STSCR-LDMOS1，第一 N型重?fù)诫s區(qū)(307)和第二 P型重?fù)诫s區(qū)(308)組成陽極，第二 N型重?fù)诫s區(qū)(311)和第四P型重?fù)诫s區(qū)(313)做成陰極，第三P型重?fù)诫s區(qū)(310)為P-trig端，第一多晶硅(309)、第一場(chǎng)氧(323)和第一柵氧(325)組成柵極； 第二高壓N型阱區(qū)(303)及其之上結(jié)構(gòu)共同組成了 STSCR-LDMOS2，第三N型重?fù)诫s區(qū)(315)和第六P型重?fù)诫s區(qū)(316)組成陽極，第四N型重?fù)诫s區(qū)(320)和第八P型重?fù)诫s區(qū)(321)組成陰極，第七P型重?fù)诫s區(qū)(318)為P-trig端，第二多晶硅(317)、第二場(chǎng)氧(324)和第二柵氧(326)組成柵極； STSCR-LDMOS I 的陽極接 VDD，STSCR-LDMOS I 的陰極接 STSCR-LDM0S2 的陽極，STSCR-LDM0S2的陰極接地；第一電阻(312) —端接STSCR-LDM0S1的P_trig端和柵極，另一端接第二電阻(319)、STSCR-LDM0S2的P_trig端和柵極；第二電阻(319) —端接第一電阻(312)、STSCR-LDM0S2的P-trig端和柵極，另一端連接STSCR-LDM0S2的陰極和地；第一P型重?fù)诫s區(qū)(306)、第五P型重?fù)诫s區(qū)(314)、第九P型重?fù)诫s區(qū)(322)作為保護(hù)環(huán)接地。
【文檔編號(hào)】H01L27/02GK104241275SQ201410449412
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】喬明, 馬金榮, 孫成春, 王裕如, 張波 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)