本發明涉及半導體,特別涉及一種復合式交叉放電esd器件。
背景技術:
1、esd即靜電泄放,是一種古老的自然現象。esd存在于人們日常生活的各個角落。而就是這樣習以為常的電學現象對于精密的集成電路來講卻是致命的威脅。電浪涌/瞬態電壓,指的是在電路中突然出現的隨機且超過正常情況下的高電壓或者大電流,其特點為發生時間短,瞬時能量非常大。電浪涌對電子元件與集成電路有著很強的破壞性,輕則誘發邏輯電路產生誤動作,重則導致三極管的二次擊穿、互補金屬氧化物半導體(complementarymetal?oxide?semiconductor,cmos)的閂鎖效應等嚴重熱效應使得器件或者集成電路失效。電浪涌通常有兩種具有隨機性的來源,第一種是電網的不穩定因素,比如突然的開關通斷、容性或者感性負載的突然啟動、相關設備的熱插拔、相關電力電源運行不穩定等。第二種是外界的突發干擾,比如雷電、靜電放電等。
2、隨著集成電路制造工藝的提高,其最小線寬已經下降到亞微米甚至納米的級別,在帶來芯片性能提高的同時,其抗esd打擊能力也大幅度降低,因此靜電損害更嚴重。esd的產生大多數能夠對集成電路產生非致命性的損傷,從而降低集成電路的壽命,可靠性,進而引起系統功能的退化,這對實現大規模高可靠集成造成很大阻礙。
3、esd器件是一種重要的半導體保護器件,開啟時具有極低的電阻值,可以吸收高達數千瓦的瞬態脈沖功率,并將端口的電壓鉗位在一個較為安全的預設值,從而保護相應電路免受由于瞬態電壓脈沖或電流浪涌帶來的損傷甚至不可逆的損壞。esd器件廣泛應用于機電系統、電源設備、電磁干擾抑制、輸入輸出接口、通訊設備、繼電器等各個領域的過壓保護。例如圖1所示的一種傳統scr器件結構示意圖,在此基礎上,難以在兼具集成度的同時提高電流泄放能力,為此,本發明提出了一種具備優秀特性的復合式交叉放電的esd保護器件。
4、需要說明的是,公開于該發明背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發明一般背景技術的理解,而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種復合式交叉放電的esd保護器件,以解決難以在兼具集成度的同時提高電流泄放能力的問題。
2、為解決上述技術問題,本發明提供一種復合式交叉放電esd器件,包括:
3、襯底;
4、scr結構,其沿y向分布在所述襯底中,并在所述scr結構的阱區之間設置一交叉區,所述交叉區與所述阱區和所述襯底鄰接處均設置絕緣介質;
5、至少一泄放單元,設置在所述交叉區的絕緣介質內,所述泄放單元包括沿x向依次布置的第一多晶硅柵區、第一n型溝道區、p型溝道區、第二n型溝道區和第二多晶硅柵區,其中,所述p型溝道區在y向上的兩側穿出所述絕緣介質,以與所述阱區相接。
6、優選地,所述交叉區和所述襯底之間設置有絕緣層,且所述絕緣層在y向上的兩側延伸至所述阱區的底部,用于間隔所述阱區和所述襯底。
7、優選地,所述第一n型溝道區和所述第一多晶硅柵區在y向上的兩側分別設置第一側壁隔離介質和第二側壁隔離介質。
8、優選地,所述第二n型溝道區和所述第二多晶硅柵區在y向上的兩側分別設置第三側壁隔離介質和第四側壁隔離介質。
9、優選地,所述scr結構包括沿y向依次布置的n型阱區和p型阱區,所述交叉區位于所述n型阱區和p型阱區之間。
10、優選地,所述n型阱區中沿y向分布有第一n型區和第一p型區,所述第一n型區和第一p型區之間具有間隔,所述第一n型區和所述第一p型區之間還通過導線互連,用于作為所述esd器件的陽極。
11、優選地,所述p型阱區中沿y向分布有第二n型區和第二p型區,所述第二n型區和第二p型區之間具有間隔,所述第二n型區和第二p型區之間還通過導線互連,用于作為所述esd器件的陰極。
12、優選地,所述第一多晶硅柵區和所述第二多晶硅柵區外接偏置電壓。
13、優選地,所述第一多晶硅柵區和所述第二多晶硅柵區分別作為所述esd器件的陰極和陽極連接外部器件,用于泄放電流。
14、優選地,包括兩個泄放單元,鄰接的兩個泄放單元共用多晶硅柵區,各多晶硅柵區用于外接偏置電壓。
15、本發明提供的復合式交叉放電esd器件,在不增加器件面積的基礎上,通過對傳統scr器件結構的改進,增加了超結結構的npn型復合溝道區域,由此可以實現scr器件的可調節的電流分布與參數特性,以及交叉多電流方向的esd保護和更好的單位面積集成性能。
1.一種復合式交叉放電esd器件,其特征在于,包括:
2.根據權利要求1所述的復合式交叉放電esd器件,其特征在于,所述交叉區和所述襯底之間設置有絕緣層,且所述絕緣層在y向上的兩側延伸至所述阱區的底部,用于間隔所述阱區和所述襯底。
3.根據權利要求1所述的復合式交叉放電esd器件,其特征在于,所述第一n型溝道區和所述第一多晶硅柵區在y向上的兩側分別設置第一側壁隔離介質和第二側壁隔離介質。
4.根據權利要求1所述的復合式交叉放電esd器件,其特征在于,所述第二n型溝道區和所述第二多晶硅柵區在y向上的兩側分別設置第三側壁隔離介質和第四側壁隔離介質。
5.根據權利要求1所述的復合式交叉放電esd器件,其特征在于,所述scr結構包括沿y向依次布置的n型阱區和p型阱區,所述交叉區位于所述n型阱區和p型阱區之間。
6.根據權利要求5所述的復合式交叉放電esd器件,其特征在于,所述n型阱區中沿y向分布有第一n型區和第一p型區,所述第一n型區和第一p型區之間具有間隔,所述第一n型區和所述第一p型區之間還通過導線互連,用于作為所述esd器件的陽極。
7.根據權利要求5所述的復合式交叉放電esd器件,其特征在于,所述p型阱區中沿y向分布有第二n型區和第二p型區,所述第二n型區和第二p型區之間具有間隔,所述第二n型區和第二p型區之間還通過導線互連,用于作為所述esd器件的陰極。
8.根據權利要求1所述的復合式交叉放電esd器件,其特征在于,所述第一多晶硅柵區和所述第二多晶硅柵區外接偏置電壓。
9.根據權利要求1所述的復合式交叉放電esd器件,其特征在于,所述第一多晶硅柵區和所述第二多晶硅柵區分別作為所述esd器件的陰極和陽極連接外部器件,用于泄放電流。
10.根據權利要求1所述的復合式交叉放電esd器件,其特征在于,包括兩個泄放單元,鄰接的兩個泄放單元共用多晶硅柵區,各多晶硅柵區用于外接偏置電壓。