本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，具體涉及一種雙向柵控可控硅結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、高壓集成電路通常工作在較為惡劣的工作環(huán)境中，這對esd(靜電放電)防護(hù)器件提出了更高的設(shè)計要求，其既需要滿足耐高壓和大電流，又需要擁有較高的維持電壓，以高于電路的正常工作電壓，從根本上消除閂鎖效應(yīng)的風(fēng)險。

2、現(xiàn)有的scr(可控硅)結(jié)構(gòu)由于其本身具有深回滯的特性，其觸發(fā)電壓一般也遠(yuǎn)高于工藝柵氧化層擊穿電壓，但其又擁有很低的維持電壓，易引發(fā)閂鎖效應(yīng)，這大大限制了其在高壓ic領(lǐng)域的應(yīng)用。此外，現(xiàn)有的可控硅結(jié)構(gòu)在應(yīng)對需要極高電流泄放效率的場景時，可能無法同時滿足高維持電壓和極高的電流泄放效率。

3、基于此，需要一種新技術(shù)方案，以提高可控硅結(jié)構(gòu)的維持電壓和電流泄放效率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種雙向柵控可控硅結(jié)構(gòu)，以至少解決現(xiàn)有的可控硅結(jié)構(gòu)維持電壓低和電流泄放效率低的問題。

2、本發(fā)明實施例提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明實施例提供一種雙向柵控可控硅結(jié)構(gòu)，包括第一p型外延層、第二p型外延層和位于所述第一p型外延層和所述第一p型外延層之間層疊設(shè)置的第一n型深well摻雜類型阱區(qū)和第一n型well摻雜類型阱區(qū)；

4、所述第一p型外延層上提供有第一p型高壓摻雜類型阱區(qū)，所述第一p型高壓摻雜類型阱區(qū)的一側(cè)內(nèi)部提供有第一p型well摻雜類型阱區(qū)，所述第一p型高壓摻雜類型阱區(qū)的另一側(cè)頂端被提供有第一p型重?fù)诫s有源區(qū)，所述第一p型well摻雜類型阱區(qū)頂端提供有多組并列設(shè)置的第二p型重?fù)诫s有源區(qū)和第一n型重?fù)诫s有源區(qū)，且所述第一p型重?fù)诫s有源區(qū)和多組并列設(shè)置的所述第一p型重?fù)诫s有源區(qū)和第一n型重?fù)诫s有源區(qū)隔離設(shè)置；

5、所述第二p型外延層上提供有第二p型高壓摻雜類型阱區(qū)，所述第二p型高壓摻雜類型阱區(qū)的一側(cè)內(nèi)部提供有第二p型well摻雜類型阱區(qū)，所述第二p型高壓摻雜類型阱區(qū)的另一側(cè)頂端被提供有第三p型重?fù)诫s有源區(qū)，所述第二p型well摻雜類型阱區(qū)頂端提供有多組并列設(shè)置的第四p型重?fù)诫s有源區(qū)和第二n型重?fù)诫s有源區(qū)，且所述第二p型重?fù)诫s有源區(qū)和多組并列設(shè)置的所述第二p型重?fù)诫s有源區(qū)和第二n型重?fù)诫s有源區(qū)隔離設(shè)置；

6、其中，所述第一n型重?fù)诫s有源區(qū)、所述第一p型well摻雜類型阱區(qū)、所述第一p型高壓摻雜類型阱區(qū)、所述第一p型外延層、所述層疊設(shè)置的第一n型深well摻雜類型阱區(qū)和第一n型well摻雜類型阱區(qū)形成第一三極管；所述第二n型重?fù)诫s有源區(qū)、所述第二p型well摻雜類型阱區(qū)、所述第二p型高壓摻雜類型阱區(qū)、所述第二p型外延層、所述層疊設(shè)置的第一n型深well摻雜類型阱區(qū)和第一n型well摻雜類型阱區(qū)形成第二三極管；所述第一p型重?fù)诫s有源區(qū)、所述第二p型重?fù)诫s有源區(qū)、所述第一p型well摻雜類型阱區(qū)、所述第一p型高壓摻雜類型阱區(qū)、所述第一p型外延層、所述層疊設(shè)置的第一n型深well摻雜類型阱區(qū)和第一n型well摻雜類型阱區(qū)、所述第二p型外延層、所述第二p型高壓摻雜類型阱區(qū)、所述第一p型well摻雜類型阱區(qū)、所述第三p型重?fù)诫s有源區(qū)和所述第四p型重?fù)诫s類型阱區(qū)形成第三三極管。

7、進(jìn)一步地，所述第一三極管的發(fā)射級與端口t1連接，所述第二三極管的發(fā)射級與端口t2連接，所述第一三極管和所述第二三極管的集電極連接后與所述第三三極管的基級連接，所述第三三極管的兩個發(fā)射級分別與所述第一三極管的基級和所述第二三極管的基級連接。

8、進(jìn)一步地，所述第一p型外延層、所述層疊設(shè)置的第一n型深well摻雜類型阱區(qū)和第一n型well摻雜類型阱區(qū)、所述第二p型外延層的底端提供有n型重?fù)诫s阱區(qū)，所述n型重?fù)诫s阱區(qū)的兩端分別提供有兩第二n型深well摻雜類型阱區(qū)，兩所述第二n型深well摻雜類型阱區(qū)頂端提供有兩第二n型well摻雜類型阱區(qū)，兩所述第二n型深well摻雜類型阱區(qū)包裹兩所述第二n型well摻雜類型阱區(qū)，且兩所述第二n型深well摻雜類型阱區(qū)對應(yīng)位于所述第一p型外延層和所述第二p型外延層遠(yuǎn)離所述層疊設(shè)置的第一n型深well摻雜類型阱區(qū)和第一n型well摻雜類型阱區(qū)的兩側(cè)。

9、進(jìn)一步地，兩所述第二n型well摻雜類型阱區(qū)的頂端設(shè)有第三n型重?fù)诫s有源區(qū)和第四n型重?fù)诫s有源區(qū)，所述第三n型重?fù)诫s有源區(qū)和所述第一p型重?fù)诫s有源區(qū)之間、所述第四n型重?fù)诫s有源區(qū)和所述第三p型重?fù)诫s有源區(qū)207之間均通過淺槽隔離sti區(qū)域隔離。

10、進(jìn)一步地，還包括第一多晶硅柵、第二多晶硅珊、第一金屬層和第二金屬層，所述第一多晶硅珊設(shè)置于所述淺槽隔離sti區(qū)域頂端，并包圍所述第一p型重?fù)诫s有源區(qū)和多組并列設(shè)置的第二p型重?fù)诫s有源區(qū)和第一n型重?fù)诫s有源區(qū)；所述第二多晶硅珊設(shè)置于對應(yīng)的所述淺槽隔離sti區(qū)域頂端，并包圍所述第三p型重?fù)诫s有源區(qū)和并列設(shè)置的的第四p型重?fù)诫s有源區(qū)和第二n型重?fù)诫s有源區(qū)；

11、所述第一金屬層分別與所述第一多晶硅柵和所述第三n型重?fù)诫s有源區(qū)連接，所述第二金屬層分別與所述第二多晶硅珊和所述第四n型重?fù)诫s有源區(qū)連接。

12、進(jìn)一步地，所述第一p型重?fù)诫s有源區(qū)和多組并列設(shè)置的所述第一p型重?fù)诫s有源區(qū)和第一n型重?fù)诫s有源區(qū)之間通過淺槽隔離sti區(qū)域隔離設(shè)置；所述第二p型重?fù)诫s有源區(qū)和多組并列設(shè)置的所述第二p型重?fù)诫s有源區(qū)和第二n型重?fù)诫s有源區(qū)之間通過淺槽隔離sti區(qū)域隔離設(shè)置；

13、所述第一n型well摻雜類型阱區(qū)頂端設(shè)有淺槽隔離sti區(qū)域，以隔離所述第一n型重?fù)诫s有源區(qū)和所述第二n型重?fù)诫s有源區(qū)。

14、進(jìn)一步地，所述第一多晶硅柵和所述第二多晶硅珊均為環(huán)形設(shè)置；

15、所述第一多晶硅珊設(shè)置于所述第一n型well摻雜類型阱區(qū)頂端的淺槽隔離sti區(qū)域的一側(cè)和所述第三n型重?fù)诫s有源區(qū)和所述第一p型重?fù)诫s有源區(qū)之間的淺槽隔離sti區(qū)域頂端；

16、所述第二多晶硅珊設(shè)置于所述第一n型well摻雜類型阱區(qū)頂端的淺槽隔離sti區(qū)域的另一側(cè)和所述第四n型重?fù)诫s有源區(qū)和所述第三p型重?fù)诫s有源區(qū)之間的淺槽隔離sti區(qū)域的頂端。

17、進(jìn)一步地，所述第一三極管的發(fā)射區(qū)包括所述第一n型重?fù)诫s有源區(qū)，所述第一n型重?fù)诫s有源區(qū)與端口t1連接；

18、所述第一三極管的基級通過第一電阻與所述端口t1連接。

19、進(jìn)一步地，第二三極管的發(fā)射區(qū)包括所述第二n型重?fù)诫s有源區(qū)，所述第二n型重?fù)诫s有源區(qū)與端口t2連接；

20、所述第二三極管的基級通過第二電阻與所述端口t2連接。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例采用的上述至少一個技術(shù)方案能夠達(dá)到的有益效果至少包括：

22、本發(fā)明的一種雙向柵控可控硅結(jié)構(gòu)，通過采用分割結(jié)構(gòu)來降低載子運輸效率，以提高可控硅結(jié)構(gòu)的維持電壓，并且采用環(huán)狀柵控的結(jié)構(gòu)來將載子運輸路徑調(diào)整到更深層次，提高其電流泄放能力，解決了現(xiàn)有的可控硅結(jié)構(gòu)維持電壓低和電流泄放效率低的問題。

技術(shù)特征：

1.一種雙向柵控可控硅結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括第一p型外延層、第二p型外延層和位于所述第一p型外延層和所述第一p型外延層之間層疊設(shè)置的第一n型深well摻雜類型阱區(qū)和第一n型well摻雜類型阱區(qū)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向柵控可控硅結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一三極管的發(fā)射級與端口t1連接，所述第二三極管的發(fā)射級與端口t2連接，所述第一三極管和所述第二三極管的集電極連接后與所述第三三極管的基級連接，所述第三三極管的兩個發(fā)射級分別與所述第一三極管的基級和所述第二三極管的基級連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙向柵控可控硅結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一p型外延層、所述層疊設(shè)置的第一n型深well摻雜類型阱區(qū)和第一n型well摻雜類型阱區(qū)、所述第二p型外延層的底端提供有n型重?fù)诫s阱區(qū)，所述n型重?fù)诫s阱區(qū)的兩端分別提供有兩第二n型深well摻雜類型阱區(qū)，兩所述第二n型深well摻雜類型阱區(qū)頂端提供有兩第二n型well摻雜類型阱區(qū)，兩所述第二n型深well摻雜類型阱區(qū)包裹兩所述第二n型well摻雜類型阱區(qū)，且兩所述第二n型深well摻雜類型阱區(qū)對應(yīng)位于所述第一p型外延層和所述第二p型外延層遠(yuǎn)離所述層疊設(shè)置的第一n型深well摻雜類型阱區(qū)和第一n型well摻雜類型阱區(qū)的兩側(cè)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙向柵控可控硅結(jié)構(gòu)，其特征在于，兩所述第二n型well摻雜類型阱區(qū)的頂端設(shè)有第三n型重?fù)诫s有源區(qū)和第四n型重?fù)诫s有源區(qū)，所述第三n型重?fù)诫s有源區(qū)和所述第一p型重?fù)诫s有源區(qū)之間、所述第四n型重?fù)诫s有源區(qū)和所述第三p型重?fù)诫s有源區(qū)之間均通過淺槽隔離sti區(qū)域隔離。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙向柵控可控硅結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括第一多晶硅柵、第二多晶硅珊、第一金屬層和第二金屬層，所述第一多晶硅珊設(shè)置于所述淺槽隔離sti區(qū)域頂端，并包圍所述第一p型重?fù)诫s有源區(qū)和多組并列設(shè)置的第二p型重?fù)诫s有源區(qū)和第一n型重?fù)诫s有源區(qū)；所述第二多晶硅珊設(shè)置于對應(yīng)的所述淺槽隔離sti區(qū)域頂端，并包圍所述第三p型重?fù)诫s有源區(qū)和并列設(shè)置的的第四p型重?fù)诫s有源區(qū)和第二n型重?fù)诫s有源區(qū)；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙向柵控可控硅結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一p型重?fù)诫s有源區(qū)和多組并列設(shè)置的所述第一p型重?fù)诫s有源區(qū)和第一n型重?fù)诫s有源區(qū)之間通過淺槽隔離sti區(qū)域隔離設(shè)置；所述第二p型重?fù)诫s有源區(qū)和多組并列設(shè)置的所述第二p型重?fù)诫s有源區(qū)和第二n型重?fù)诫s有源區(qū)之間通過淺槽隔離sti區(qū)域隔離設(shè)置；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙向柵控可控硅結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一多晶硅柵和所述第二多晶硅珊均為環(huán)形設(shè)置；

8.根據(jù)權(quán)利要求1～7任一所述的雙向柵控可控硅結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一三極管的發(fā)射區(qū)包括所述第一n型重?fù)诫s有源區(qū)，所述第一n型重?fù)诫s有源區(qū)與端口t1連接；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可控硅結(jié)構(gòu)，其特征在于，第二三極管的發(fā)射區(qū)包括所述第二n型重?fù)诫s有源區(qū)，所述第二n型重?fù)诫s有源區(qū)與端口t2連接；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種雙向柵控可控硅結(jié)構(gòu)，包括第一P型外延層、第二P型外延層、層疊設(shè)置的第一N型深well摻雜類型阱區(qū)和第一N型well摻雜類型阱區(qū)；第一P型外延層上提供有第一P型高壓摻雜類型阱區(qū)，第一P型高壓摻雜類型阱區(qū)的一側(cè)內(nèi)部提供有第一P型well摻雜類型阱區(qū)，第一P型高壓摻雜類型阱區(qū)的另一側(cè)頂端被提供有第一P型重?fù)诫s有源區(qū)，第一P型well摻雜類型阱區(qū)頂端提供有多組并列設(shè)置的第二P型重?fù)诫s有源區(qū)和第一N型重?fù)诫s有源區(qū)，且第一P型重?fù)诫s有源區(qū)和多組并列設(shè)置的第一P型重?fù)诫s有源區(qū)和第一N型重?fù)诫s有源區(qū)隔離設(shè)置。本發(fā)明的環(huán)狀柵控的結(jié)構(gòu)來將載子運輸路徑調(diào)整到更深層次，解決了現(xiàn)有的可控硅結(jié)構(gòu)維持電壓低和電流泄放效率低的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：沈國平,鄭瑞
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海川土微電子有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/7