本發(fā)明屬高壓集成電路（integrated?circuits，簡稱ic）的靜電放電（electrostatic?discharge，簡稱esd）保護器件設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種esd保護結(jié)構(gòu)器件，尤指一種改進型橫向硅控整流器（modified?lateral?silicon?controlledrectifier，簡稱mlscr）。

背景技術(shù)：

1、esd指兩個不同靜電電位的物體之間相互接觸發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，是造成電子元件和ic損壞的主要原因之一。esd破壞具有隱蔽性、潛伏性、隨機性和復雜性等特點，隨著半導體工藝技術(shù)的發(fā)展，其導致的ic故障和損壞已經(jīng)成為日益嚴重的問題，因此對ic芯片的esd保護方案研究十分重要。

2、在特定的半導體工藝中，esd保護器件在工作時需要滿足一定的esd設(shè)計窗口，即器件的安全工作范圍應該小于被保護電路的最小擊穿電壓，且大于被保護電路的工作電壓。對于有回滯特性的esd保護器件而言，觸發(fā)電壓和維持電壓的大小應該在esd設(shè)計窗口之內(nèi)。在高壓集成電路的esd保護器件設(shè)計當中，esd保護器件的維持電壓和觸發(fā)電壓需要滿足較高工作電壓的需求。esd保護器件在滿足合適的設(shè)計窗口的同時具有高魯棒性的特點一直是esd保護器件設(shè)計的重點與難點。因此，設(shè)計具有可調(diào)的觸發(fā)電壓和維持電壓、強抗閂鎖能力和高魯棒性等特點的esd保護器件，其意義非凡。

3、有一種傳統(tǒng)的帶有回滯特性的esd保護器件mlscr，其具有高魯棒性、結(jié)構(gòu)簡單、高面積利用率等特點，很適合用于芯片中的?esd保護。該器件結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括：

4、p型襯底110，所述p型襯底110上形成第一n型摻雜區(qū)120和第一p型摻雜區(qū)130；所述第一n型摻雜區(qū)與第一p型摻雜區(qū)水平相切；

5、在所述第一n型摻雜區(qū)120中以第一p型摻雜區(qū)130為參考從近往遠依次設(shè)有第一p型重摻雜區(qū)140和第一n型重摻雜150；所述第一n型摻雜區(qū)120和所述第一p型摻雜區(qū)130之間設(shè)有一個橫跨兩區(qū)的第二p型重摻雜區(qū)141；在所述第一p型摻雜區(qū)130中以第一n型摻雜區(qū)120為參考從近往遠依次設(shè)有第二n型重摻雜區(qū)151和第三p型重摻雜區(qū)142；

6、所述第一n型重摻雜區(qū)150和第一p型重摻雜區(qū)140與陽極相連；所述第二n型重摻雜區(qū)151和第三p型重摻雜區(qū)142與陰極相連；

7、所述第一n型重摻雜區(qū)150和第一p型重摻雜區(qū)140之間、第一p型重摻雜區(qū)140和第二p型重摻雜區(qū)141之間、第二p型重摻雜區(qū)141和第二n型重摻雜區(qū)151之間、第二n型重摻雜區(qū)151和第三n型重摻雜區(qū)142之間均分別設(shè)有淺溝槽隔離。

8、所述器件有一個寄生pnp晶體管、一個寄生npn晶體管、一個寄生反向二極管、兩個阱電阻：

9、所述第一寄生pnp晶體管qp1，包括第一p型重摻雜區(qū)140、第一n型摻雜區(qū)120、第一p型摻雜區(qū)130；所述第一寄生npn晶體管qn1，包括第一n型摻雜區(qū)120、第一p型摻雜區(qū)130、第二n型重摻雜區(qū)151；所述第一寄生反向二極管d1，包括第一n型摻雜區(qū)120、第二p型重摻雜區(qū)141；所述第一阱電阻rnw，包括第一n型摻雜區(qū)120阱電阻；所述第二阱電阻rpw，包括第一p型摻雜區(qū)130阱電阻。

10、所述器件工作原理：

11、esd事件到達所述器件陽極，esd電壓大于所述器件d1的擊穿電壓時，將會有電流流經(jīng)rnw、d1、rpw，即電流從陽極到陰極依次流過第一n型重摻雜區(qū)150、第一n型摻雜區(qū)120、第二p型重摻雜區(qū)141、第一p型摻雜區(qū)130、第三p型重摻雜區(qū)142。隨著電流的增大，?rnw和rpw的壓降增大，使得qn1和qp1開啟。qn1和qp1集電極電流的增大，在rnw和rpw上的壓降繼續(xù)增加，qn1和qp1的發(fā)射結(jié)電壓增大，在寄生npn晶體管和寄生pnp晶體管之間耦合形成正反饋，至此scr通道導通。

12、所述傳統(tǒng)mlscr通過寄生反向二極管d1的擊穿電壓能夠有效控制觸發(fā)電壓，但是其主要泄放esd電流的方式仍是通過scr通道。scr通道雖然擁有很強的esd電流泄放能力，但由于其兩個雙極型晶體管之間的正反饋作用，scr通道的維持電壓在1.5v左右，該維持電壓不能滿足高壓集成電路的esd保護設(shè)計的需求，容易發(fā)生閂鎖現(xiàn)象，使該器件無法關(guān)斷并影響電路正常工作，嚴重時會造成芯片損壞。

13、因此，本發(fā)明提出一種能夠調(diào)控觸發(fā)電壓和維持電壓的mlscr器件，該器件擁有更多的觸發(fā)通道和更多的esd電流泄放通道。不同的觸發(fā)通道能夠?qū)τ|發(fā)電壓進行調(diào)整，不同的esd電流泄放通道能夠?qū)S持電壓進行調(diào)整，進而使其適用于多種高壓電源域下的集成電路esd保護。此外，其多通道的特性同樣使其擁有高魯棒性和高面積利用率等特點。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提出一種用于高壓集成電路esd保護觸發(fā)電壓和維持電壓可調(diào)型的多通道scr器件，該器件具有可調(diào)的觸發(fā)電壓和維持電壓、強抗閂鎖能力和高魯棒性等特點，可適用于多種電源域下的高壓集成電路esd保護。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

2、一種觸發(fā)電壓和維持電壓可調(diào)型的多通道m(xù)lscr器件，包括：

3、所述器件包括p型硅襯底，所述p型硅襯底上形成第一n型摻雜區(qū)；所述第一n型摻雜區(qū)上形成第二n型摻雜區(qū)、第三n型摻雜區(qū)、第一p型摻雜區(qū)；所述第一p型摻雜區(qū)被第一n型摻雜區(qū)、第二n型摻雜區(qū)、第三n型摻雜區(qū)全包圍；

4、所述第二n型摻雜區(qū)設(shè)有第一p型重摻雜區(qū)；所述第二n型摻雜區(qū)和第一p型摻雜區(qū)之間設(shè)有一個橫跨兩區(qū)的第二p型重摻雜區(qū)；在所述第一p型摻雜區(qū)中以第二p型重摻雜區(qū)為參考從近往遠依次設(shè)有第三p型重摻雜區(qū)和第一n型重摻雜區(qū)；所述第三n型摻雜區(qū)設(shè)有第二n型重摻雜區(qū)；

5、所述第一p型重摻雜區(qū)和第二n型重摻雜區(qū)與陽極相連；所述第三p型重摻雜區(qū)和第一n型重摻雜區(qū)與陰極相連；

6、所述第二p型重摻雜區(qū)和第三p型重摻雜區(qū)之間、第三p型重摻雜區(qū)和第一n型重摻雜區(qū)之間、第一n型重摻雜區(qū)和第二n型重摻雜區(qū)之間均分別設(shè)有淺溝槽隔離；

7、所述第一p型摻雜區(qū)由一個或多個摻雜劑量不同的p型摻雜區(qū)縱向疊加而成，所述第一n型摻雜區(qū)、第二n型摻雜區(qū)、第三n型摻雜區(qū)由一個或多個摻雜劑量不同的n型摻雜區(qū)縱向疊加而成。

8、所述器件有兩個寄生pnp晶體管、三個寄生npn晶體管、三個阱電阻：

9、所述第一寄生pnp晶體管，包括第一p型重摻雜區(qū)、第二n型摻雜區(qū)、第二p型重摻雜區(qū)、第一p型摻雜區(qū)、第三p型重摻雜區(qū)；所述第二寄生pnp晶體管，包括第一p型重摻雜區(qū)、第二n型摻雜區(qū)、第一p型摻雜區(qū)；所述第一寄生npn晶體管，包括第二n型重摻雜區(qū)、第三n型摻雜區(qū)、第一p型摻雜區(qū)、第一n型重摻雜區(qū)；所述第二寄生橫向npn晶體管，包括第二n型摻雜區(qū)、第一p型摻雜區(qū)、第一n型重摻雜區(qū)；所述第三寄生縱向npn晶體管，包括第一n型摻雜區(qū)、第一p型摻雜區(qū)、第一n型重摻雜區(qū)；所述第一阱電阻，包括第一p型阱區(qū)阱電阻；所述第二阱電阻，包括以第一n型重摻雜區(qū)為參考在第一n型摻雜區(qū)中靠近第三n型摻雜區(qū)的阱電阻和第三n型摻雜區(qū)阱電阻；所述第三阱電阻，包括以第一n型重摻雜區(qū)為參考在第一n型摻雜區(qū)中靠近第二n型摻雜區(qū)的阱電阻和第二n型摻雜區(qū)阱電阻。

10、由第一寄生pnp晶體管組成pnp通道；由第一寄生npn晶體管組成npn通道；由第二寄生pnp晶體管、第二寄生橫向npn晶體管、第三寄生縱向npn晶體管、第一阱電阻、第二阱電阻、第三阱電阻共同組成scr通道。

11、本發(fā)明提供一種用于高壓集成電路esd保護觸發(fā)電壓和維持電壓可調(diào)型的多通道scr器件，所述器件除了繼承了傳統(tǒng)mlscr器件的高魯棒性、結(jié)構(gòu)簡單、面積利用率高等特點，還具有可調(diào)的觸發(fā)電壓和維持電壓及強抗閂鎖能力等優(yōu)點。與傳統(tǒng)mlscr器件相比，優(yōu)化了所述器件的觸發(fā)方式，由pnp通道或npn通道觸發(fā)，其觸發(fā)電壓可調(diào)性可通過調(diào)控第一寄生pnp晶體管和第一寄生npn晶體管的bvceo（雙極型晶體管共發(fā)射極集電結(jié)雪崩穿電壓）來實現(xiàn)；所述器件的主要esd泄放路徑為pnp通路和scr通路，可通過調(diào)控pnp通道和scr通道的電流大小之比來調(diào)整維持電壓，以此避免閂鎖效應的發(fā)生，并使該器件適用于不同的esd設(shè)計窗口。

12、一種優(yōu)化的觸發(fā)電壓和維持電壓可調(diào)型的多通道m(xù)lscr器件，包括：

13、所述器件包括p型硅襯底，所述p型硅襯底上形成第一n型摻雜區(qū)；所述第一n型摻雜區(qū)上形成第二n型摻雜區(qū)、第三n型摻雜區(qū)、第一p型摻雜區(qū)；所述第一p型摻雜區(qū)被第一n型摻雜區(qū)、第二n型摻雜區(qū)、第三n型摻雜區(qū)全包圍；

14、所述第二n型摻雜區(qū)設(shè)有第一p型重摻雜區(qū)；所述第二n型摻雜區(qū)和第一p型摻雜區(qū)之間設(shè)有一個橫跨兩區(qū)的第二p型重摻雜區(qū)；在所述第一p型摻雜區(qū)中以第二p型重摻雜區(qū)為參考從近往遠依次設(shè)有第三p型重摻雜區(qū)和第一n型重摻雜區(qū)；所述第三n型摻雜區(qū)和第一p型摻雜區(qū)之間設(shè)有一個橫跨兩區(qū)的第四p型重摻雜區(qū)；所述第三n型摻雜區(qū)設(shè)有第二n型重摻雜區(qū)；

15、所述第一p型重摻雜區(qū)和第二n型重摻雜區(qū)與陽極相連；所述第三p型重摻雜區(qū)和第一n型重摻雜區(qū)與陰極相連；

16、所述第二p型重摻雜區(qū)和第三p型重摻雜區(qū)之間、第三p型重摻雜區(qū)和第一n型重摻雜區(qū)之間、第一n型重摻雜區(qū)和第四p型重摻雜區(qū)之間均分別設(shè)有淺溝槽隔離。

17、所述第一p型摻雜區(qū)由一個或多個摻雜劑量不同的p型摻雜區(qū)縱向疊加而成，所述第一n型摻雜區(qū)、第二n型摻雜區(qū)、第三n型摻雜區(qū)由一個或多個摻雜劑量不同的n型摻雜區(qū)縱向疊加而成。

18、所述器件有兩個寄生pnp晶體管、三個寄生npn晶體管、三個阱電阻：

19、所述第一寄生pnp晶體管，包括第一p型重摻雜區(qū)、第二n型摻雜區(qū)、第二p型重摻雜區(qū)、第一p型摻雜區(qū)、第三p型重摻雜區(qū)；所述第二寄生pnp晶體管，包括第一p型重摻雜區(qū)、第二n型摻雜區(qū)、第一p型摻雜區(qū)；所述第一寄生npn晶體管，包括第二n型重摻雜區(qū)、第三n型摻雜區(qū)、第四p型重摻雜區(qū)、第一p型摻雜區(qū)、第一n型重摻雜區(qū)；所述第二寄生橫向npn晶體管，包括第二n型摻雜區(qū)、第一p型摻雜區(qū)、第一n型重摻雜區(qū)；所述第三寄生縱向npn晶體管，包括第一n型摻雜區(qū)、第一p型摻雜區(qū)、第一n型重摻雜區(qū)；所述第一阱電阻，包括第一p型阱區(qū)阱電阻；所述第二阱電阻，包括以第一n型重摻雜區(qū)為參考在第一n型摻雜區(qū)中靠近第三n型摻雜區(qū)的阱電阻和第三n型摻雜區(qū)阱電阻；所述第三阱電阻，包括以第一n型重摻雜區(qū)為參考在第一n型摻雜區(qū)中靠近第二n型摻雜區(qū)的阱電阻和第二n型摻雜區(qū)阱電阻。

20、由第一寄生pnp晶體管組成pnp通道；由第一寄生npn晶體管組成npn通道；由第二寄生pnp晶體管、第二寄生npn橫向晶體管、第三寄生縱向npn晶體管、第一阱電阻、第二阱電阻、第三阱電阻共同組成scr通道。

21、本發(fā)明提供一種優(yōu)化的用于高壓集成電路esd保護觸發(fā)電壓和維持電壓可調(diào)型的多通道scr器件，所述器件除了擁有可調(diào)的觸發(fā)電壓和維持電壓及強抗閂鎖能力等特點外，主要對觸發(fā)通道進行了優(yōu)化。所述器件由pnp通道或npn通道觸發(fā)，其觸發(fā)電壓可調(diào)性可通過調(diào)控第一寄生pnp晶體管和第一寄生npn晶體管的bvceo來實現(xiàn)；所述器件的主要esd泄放路徑為pnp通路和scr通路，可通過調(diào)控pnp通道和scr通道的電流大小之比來調(diào)整維持電壓，以此避免閂鎖效應的發(fā)生，并使該器件適用于不同的esd設(shè)計窗口。相比于優(yōu)化前的器件，所述優(yōu)化器件的第一寄生pnp晶體管和第一寄生npn晶體管從結(jié)構(gòu)上更相似，因此二者的bvceo更接近，使器件的觸發(fā)電壓更穩(wěn)定。