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KR100703562B1 - Silicon controlled rectifier for electrostatic discharge protection and its manufacturing method - Google Patents

Silicon controlled rectifier for electrostatic discharge protection and its manufacturing method Download PDF

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Publication number
KR100703562B1
KR100703562B1 KR1020050125055A KR20050125055A KR100703562B1 KR 100703562 B1 KR100703562 B1 KR 100703562B1 KR 1020050125055 A KR1020050125055 A KR 1020050125055A KR 20050125055 A KR20050125055 A KR 20050125055A KR 100703562 B1 KR100703562 B1 KR 100703562B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
region
type well
well region
electrostatic discharge
discharge protection
Prior art date
Application number
KR1020050125055A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
송상수
Original Assignee
동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D89/00Aspects of integrated devices not covered by groups H10D84/00 - H10D88/00
    • H10D89/60Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD]
    • H10D89/601Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD] for devices having insulated gate electrodes, e.g. for IGFETs or IGBTs
    • H10D89/711Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD] for devices having insulated gate electrodes, e.g. for IGFETs or IGBTs using bipolar transistors as protective elements
    • H10D89/713Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD] for devices having insulated gate electrodes, e.g. for IGFETs or IGBTs using bipolar transistors as protective elements including a PNP transistor and a NPN transistor, wherein each of said transistors has its base region coupled to the collector region of the other transistor, e.g. silicon controlled rectifier [SCR] devices

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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 영역의 구조 및 연결 구조를 개선하여 트리거링 볼티지는 낮추고, 래치업 현상은 극대화하여 안정적인 ESD 보호회로로 동작되도록 한 정전방전 보호 회로에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기는 기판; 상기 기판 상에 형성된 P형 웰영역; 상기 P형 웰영역의 일부에 형성된 N형 웰영역; 상기 N형 웰영역 상에 형성되고 애노드와 연결되는 제1 P+영역, 제1 N+영역 및 상기 P형 웰영역과 상기 N형 웰영역 사이에 형성되어 상기 애노드와 연결되는 제2 N+영역을 포함하는 제1 도핑영역; 상기 P형 웰영역 상에 형성되고 캐쏘드와 연결되는 제3 N+영역 및 제2 P+영역을 포함하는 제2 도핑영역; 및 상기 캐쏘드와 연결되고, 상기 제2 N+영역 및 상기 제3 N+영역 사이에 형성되는 게이트전극을 포함한다.The present invention relates to an electrostatic discharge protection circuit for reducing the triggering voltage by improving the structure and connection structure of the semiconductor region and maximizing the latch-up phenomenon to operate as a stable ESD protection circuit. The silicon controlled rectifier for electrostatic discharge protection according to the present invention. The substrate; A P-type well region formed on the substrate; An N-type well region formed in a portion of the P-type well region; A first P + region formed on the N well region and connected to an anode, a first N + region and a second N + region formed between the P type well region and the N type well region and connected to the anode; A first doped region; A second doped region formed on the P-type well region and including a third N + region and a second P + region connected to a cathode; And a gate electrode connected to the cathode and formed between the second N + region and the third N + region.

본 발명에 의하면, 높은 래치업 특성으로 인하여 거의 무한대에 가까운 ESD를 단품으로 소화할 수 있으므로 ESD 보호회로를 최소화할 수 있고, 낮아진 트리거링 볼티지 특성을 통하여 ESD가 발생되는 경우 바로 반응/격리시킬 수 있게 되므로 소자들로 전달되는 ESD 스트레스의 양을 최소화할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, ESD can be extinguished in a single product due to the high latch-up characteristic, so that the ESD protection circuit can be minimized, and the ESD can be immediately reacted / isolated through the lower triggering voltage characteristic. This minimizes the amount of ESD stress delivered to the devices.

Description

정전방전 보호용 실리콘 제어정류기 및 그 제작 방법{Silicon Controlled Rectifier for electrostatic discharge protection and method thereof}Silicon controlled rectifier for electrostatic discharge protection and its manufacturing method {Silicon Controlled Rectifier for electrostatic discharge protection and method

도 1은 일반적인 GGNMOS의 내부 구조를 예시적으로 도시한 측단면도.1 is a side cross-sectional view illustratively showing the internal structure of a typical GGNMOS.

도 2는 일반적인 GGSCR의 내부 구조를 예시적으로 도시한 측단면도.Figure 2 is a side cross-sectional view illustrating the internal structure of a typical GGSCR by way of example.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기의 반도체 구조를 예시적으로 도시한 측단면도.Figure 3 is a side cross-sectional view illustratively showing the semiconductor structure of the silicon controlled rectifier for electrostatic discharge protection according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기 제작 방법을 도시한 흐름도.Figure 4 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a silicon controlled rectifier for electrostatic discharge protection according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기를 구성하는 반도체 소자간 연결 구성을 도식화한 회로도.5 is a circuit diagram illustrating a connection configuration between semiconductor elements constituting a silicon controlled rectifier for electrostatic discharge protection according to an embodiment of the present invention.

도 6은 일반적인 GGNMOS 및 GGSCR에 역방향 바이어스 전압이 걸린 경우의 동작 특성을 도시한 그래프.6 is a graph showing operation characteristics when a reverse bias voltage is applied to a general GGNMOS and a GGSCR.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기에 역방향 바이어스 전압이 걸린 경우의 동작 특성을 도시한 그래프.7 is a graph showing the operation characteristics when the reverse bias voltage is applied to the silicon control rectifier for electrostatic discharge protection according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기 및 일반적인 GGNMOS가 기판 상에 구현된 경우 그 형태를 예시적으로 비교 도시한 상면도.FIG. 8 is a top view exemplarily comparing shapes of an electrostatic discharge protection silicon controlled rectifier and a general GGNMOS according to an embodiment of the present invention when implemented on a substrate; FIG.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

100: 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기100: silicon controlled rectifier for electrostatic discharge protection

105: P형 웰영역 110: N형 웰영역105: P type well region 110: N type well region

115: 제1 P+영역 120: 제1 N+영역115: first P + region 120: first N + region

125: 제2 N+영역 130: 제3 N+영역125: second N + area 130: third N + area

135: 제2 P+영역 140, 145, 150, 155, 160: 산화막135: second P + region 140, 145, 150, 155, 160: oxide film

170: 게이트 전극 171: 스페이서170: gate electrode 171: spacer

172: 캡핑막 173: 게이트절열막172: capping film 173: gate insulating film

185: 애노드 190: 캐쏘드185: anode 190: cathode

본 발명은 정전방전 보호 회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 영역의 구조 및 반도체 영역간 연결 구조를 개선하여 트리거링(triggering) 볼티지는 낮추고, 래치업(Latch-up) 현상은 극대화하여 안정적인 ESD(Eletro-Static Discharge) 보호회로로 동작되도록 한 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기(SCR; Sillicon Controlled Rectifier)에 관한 것이다.The present invention relates to an electrostatic discharge protection circuit, and more particularly, to improve the structure of the semiconductor region and the connection structure between the semiconductor regions to lower the triggering voltage, maximize the latch-up phenomenon (Eletro) Static Discharge (SCR) A Sillicon Controlled Rectifier (SCR) for protection against static discharges, which is operated by a protection circuit.

현재, 핸드폰, 스마트폰, PDA(Personal Digital Assistant), 뮤직폰 등과 같은 이동통신단말기가 널리 이용되고 있는데, 이러한 이동통신단말기에는 무선 통신을 수행하는 통신모듈이 내장되어 있으며, 통신모듈은 보통 프론트앤드모듈의 형태 로 구현된다.Currently, mobile communication terminals such as mobile phones, smart phones, PDAs (Personal Digital Assistants), music phones, etc. are widely used. These mobile communication terminals have a built-in communication module for performing wireless communication, and the communication modules are usually front-end. Implemented in the form of modules.

프론트 앤드 모듈(FEM; Front End Module)이란 여러 가지 전자 부품이 하나의 기판 상에 일련적으로 구현되어 그 집적 공간이 최소화된 복합 부품을 의미하는 것으로서, 가령, 다이플렉서(Diplexer), 듀플렉서(Duplexer), 송신단(Tx; Tranceiver) 필터, 수신단(Rx; Receiver) 필터 등의 구성부들이 단일 모듈화하여 최소화된 사이즈의 칩으로 구성된 것을 예로 들 수 있다.A front end module (FEM) refers to a complex component in which various electronic components are serially implemented on a single substrate and the integration space thereof is minimized. For example, a diplexer, a duplexer (FLEX) For example, components such as a duplexer, a transmitter (Tx) filter, and a receiver (Rx) filter may be configured as a single module to minimize the size of the chip.

이와 같이 집적화된 소자들은 ESD(정전방전) 현상에 노출되면 내부 회로에 손상을 받거나 불안정하게 동작할 수 있는데, ESD 현상이란 전하를 옮길 수 있는 물체에 전자 장치가 접촉되는 경우 정전기가 방전되어 회로에 영향을 주는 현상을 지칭한다. Such integrated devices may be damaged or unstable by internal circuitry when exposed to an ESD (electrostatic discharge) phenomenon, which means that when an electronic device comes into contact with an object capable of transferring charges, the static electricity is discharged to the circuit. It refers to the phenomenon that affects.

예를 들어, 이동통신단말기의 안테나, 외부 커넥터 부분에 인체가 접촉되는 때에도 ESD 현상이 발생될 수 있다.For example, an ESD phenomenon may occur even when a human body contacts an antenna or an external connector of a mobile communication terminal.

이러한 ESD 현상으로부터 내부 소자를 보호하기 위하여 전자 회로에는 ESD보호 회로가 구비되는데, ESD보호회로는 인덕터, 다이오드, 트랜지스터 등의 부품으로 구현된다.In order to protect the internal devices from such an ESD phenomenon, an electronic circuit is provided with an ESD protection circuit, which is implemented with components such as an inductor, a diode, and a transistor.

일반적으로, ESD보호회로에 GGNMOS(Grounded Gate NMOS)가 많이 이용되는데, GGNMOS에 대하여 간단히 살펴보면 다음과 같다.In general, GGNMOS (Grounded Gate NMOS) is widely used in ESD protection circuits. The GGNMOS is briefly described as follows.

도 1은 일반적인 GGNMOS(10)의 내부 구조를 예시적으로 도시한 측단면도이다.1 is a side cross-sectional view illustrating the internal structure of a general GGNMOS 10 by way of example.

도 1에 의하면, 일반적인 GGNMOS(10)는 P형 웰영역(11)에 차례대로 P+영역 (12), N+영역(13), 폴리실리콘(16), N+영역(14), P+영역(15)이 형성되고, 첫번째 P+영역(12)은 제1접지단(17)과 연결된다.According to FIG. 1, the general GGNMOS 10 sequentially has a P + region 12, an N + region 13, a polysilicon 16, an N + region 14, and a P + region 15 in the P type well region 11. Is formed and the first P + region 12 is connected to the first ground terminal 17.

그리고, 첫번째 N+영역(13)은 드레인(drain)단(18)과 연결되고, 폴리실리콘(16), 두번째 N+영역(14), 두번째 P+영역(15)은 제2접지단(19)과 연결되는데, 폴리실리콘(16)은 게이트(gate)단으로 동작되고, 두번째 N+영역(14)은 소스(source)단으로 동작된다.The first N + region 13 is connected to the drain terminal 18, and the polysilicon 16, the second N + region 14, and the second P + region 15 are connected to the second ground terminal 19. The polysilicon 16 is operated at the gate end and the second N + region 14 is operated at the source end.

이러한 구조의 GGNMOS(10)에서, 드레인단으로서의 N+영역(13), P형 웰영역(11), 소스단으로서의 N+영역(14)이 NPN형 바이폴라 트랜지스터로 동작되어 회로 상에서 발생된 ESD를 접지단으로 격리시킬 수 있게 되는데, 이때 트리거링(triggering) 볼티지를 결정하는 것은 드레인단으로서의 N+영역(13)과 P형 웰영역(11) 사이의 역방향 브레이크다운(Breakdown) 볼티지이다.In the GGNMOS 10 having such a structure, the N + region 13 as the drain terminal, the P type well region 11, and the N + region 14 as the source terminal are operated as NPN type bipolar transistors to ground the ESD generated on the circuit. The triggering voltage is determined by reverse breakdown voltage between the N + region 13 and the P-type well region 11 as the drain stage.

상기 GGNMOS(10)는 낮은 트리거링 볼티지를 가지며, ESD보호회로의 동작이 실제 트리거링 볼티지 이후에 이루어지기 때문에, 이러한 측면에서는 ESD보호회로로서 우수한 특성을 보이나, 반면 래치업 현상이 급격히 일어나지 못하므로 순간적으로 발생되는 ESD로부터 내부 회로를 보호하기에는 부족함이 있다.The GGNMOS 10 has a low triggering voltage, and since the operation of the ESD protection circuit is performed after the actual triggering voltage, the GGNMOS 10 exhibits excellent characteristics as an ESD protection circuit in this respect, whereas the latch-up phenomenon does not occur rapidly. There is a lack of protection for internal circuits from instantaneous ESD.

이에 대해서는 도 6을 참조하여 후술하기로 한다.This will be described later with reference to FIG. 6.

또한, 반도체 소자 중 하나인 SCR의 경우 트리거링된 후 전류의 흐름이 거의 무한대에 가까운 래치업 특성을 보이므로, 작은 사이즈로 ESD보호회로를 구성할 수 있는 장점이 있다.In addition, the SCR, which is one of the semiconductor devices, has a latch-up characteristic of which current flow is almost infinite after being triggered, and thus, an ESD protection circuit can be configured with a small size.

이러한 이유로 SCR을 이용하여 ESD보호회로를 구현하고자 하는 시도가 있었 으나, 트리거링 볼티지가 높은 문제점을 극복하기에는 한계가 있었다.For this reason, there have been attempts to implement ESD protection circuits using SCR, but there is a limit to overcome the problem of high triggering voltage.

한 예로, 종래의 SCR의 문제점을 극복하기 위하여 GGSCR(Grounded Gate SCR)이 제안되기도 하였는데, 이에 대하여 도 2를 참조하여 간단히 살펴보면 다음과 같다.For example, in order to overcome the problems of the conventional SCR, a grounded gate SCR (GGSCR) has been proposed, which will be briefly described with reference to FIG. 2.

도 2는 일반적인 GGSCR(20)의 내부 구조를 예시적으로 도시한 측단면도이다.2 is a side cross-sectional view illustrating the internal structure of a general GGSCR 20 by way of example.

도 2에 의하면, 일반적인 GGSCR(20)은 P형 웰영역(21)에 N형 웰영역(22)이 형성되어 있고, N형 웰영역(22)에 제1 P+영역(23), 제1 N+영역(24)이 형성된다.According to FIG. 2, in the general GGSCR 20, an N-type well region 22 is formed in a P-type well region 21, and a first P + region 23 and a first N + are formed in the N-type well region 22. Region 24 is formed.

또한, 제2 N+영역(25)은 P형 웰영역(21)과 N형 웰영역(22)에 걸쳐서 형성되고, 차례대로, 폴리실리게이트(28), 제3 N+영역(26), 제2 P+영역(27)이 형성되는데, 제1 P+영역(23), 제1 N+영역(24)은 애노드 전극(29a)과 연결되고, 폴리실리게이트(28), 제3 N+영역(26), 제2 P+영역(27)은 캐쏘드 전극(29b)과 연결된다.In addition, the second N + region 25 is formed over the P-type well region 21 and the N-type well region 22, and in turn, the polysilicon 28, the third N + region 26, and the second A P + region 27 is formed, wherein the first P + region 23 and the first N + region 24 are connected to the anode electrode 29a, and the polysilicon 28, the third N + region 26, and the first P + region 27 are formed. The 2 P + region 27 is connected to the cathode electrode 29b.

위의 구성에서, 래치업 동작은 애노드 전극(29a)과 연결된 제1P+영역(23), N형 웰영역(22), P형 웰영역(21)이 PNP 바이폴라 트랜지스터로 동작되고, 캐쏘드 전극(29b)과 연결된 제3N+영역(26), P형 웰영역(21), N형 웰영역(22)이 NPN 바이폴라 트랜지스터로 동작됨으로써, 두 트랜지스터 간에 형성된 루프가 상호 증폭 작용을 돕게 되어 일어난다.In the above configuration, in the latch-up operation, the first P + region 23, the N-type well region 22, and the P-type well region 21 connected to the anode electrode 29a are operated as PNP bipolar transistors, and the cathode electrode ( The third N + region 26, the P-type well region 21, and the N-type well region 22 connected to 29b) are operated as NPN bipolar transistors, so that a loop formed between the two transistors assists with mutual amplification.

래치업 특성이 뛰어난 GGNMOS(20)의 트리거 볼티지를 낮추기 위하여, 도 2에 도시된 것처럼 기존의 MSCR의 구조에 N형 우물층(22)과 P형 우물층(21) 중간에 제2 N+영역(25)을 더 형성시키고, 폴리실리콘게이트(28)를 접지단(29b; 캐쏘드 전극)에 연결시키도록 그 구조를 개선시키고 있는데, 기존의 MSCR보다는 트리거링 볼티 지가 낮아졌으나, GGNMOS(10)에 비해서는 여전히 트리거링 볼티지가 높다고 볼 수 있으며, 이는 ESD 보호회로로 동작하기에는 부족하다.In order to lower the trigger voltage of the GGNMOS 20 having excellent latch-up characteristics, a second N + region is formed between the N type well layer 22 and the P type well layer 21 in the structure of the conventional MSCR as shown in FIG. (25) is further formed and the structure is improved to connect the polysilicon gate (28) to the ground terminal (29b (cathode electrode)), but the triggering voltage is lower than the conventional MSCR, but to the GGNMOS 10 In comparison, the triggering voltage is still high, which is insufficient to operate as an ESD protection circuit.

이렇게 트리거링 볼티지가 높게 나타나는 것은 최초의 PNP 동작 시 NP 역방향 브레이크다운 현상이 발생되는 동작 지점이 N형 웰영역(22)과 P형 웰영역(10) 사이의 제2 N+영역(25)과 P형 웰영역(10) 사이기 때문이며, 즉, 전류가 제1 P+영역(23)과 N형 웰영역(22)을 통과하여 제2 N+영역(25)에 도달하여야 하므로 트리거링 볼티지가 높아지는 문제점이 발생된다.This high triggering voltage indicates that the operating point where the NP reverse breakdown occurs during the first PNP operation is the second N + region 25 and P between the N-type well region 22 and the P-type well region 10. This is because between the type well regions 10, that is, since current must pass through the first P + region 23 and the N type well region 22 to reach the second N + region 25, the triggering voltage increases. Is generated.

따라서, 본 발명은 높은 래치업 특성을 보이는 GGSCR과, 낮은 트리거링 볼티지 특성을 보이는 GGNMOS에 대응되는 구조에 기반하여 새로운 구조를 제시함으로써 ESD 보호회로로서 안정적으로 동작되며, 최소의 개수로서(최소의 영역에서) 구현가능한 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention is stably operated as an ESD protection circuit by presenting a new structure based on a structure corresponding to a high latch-up characteristic GGSCR and a low triggering voltage characteristic GGNMOS. It is an object of the present invention to provide a silicon controlled rectifier for electrostatic discharge protection and a method thereof.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기는 기판; 상기 기판 상에 형성된 P형 웰영역; 상기 P형 웰영역의 일부에 형성된 N형 웰영역; 상기 N형 웰영역 상에 형성되고 애노드와 연결되는 제1 P+영역, 제1 N+영역 및 상기 P형 웰영역과 상기 N형 웰영역 사이에 형성되어 상기 애노드와 연결되는 제2 N+영역을 포함하는 제1 도핑영역; 상기 P형 웰영역 상에 형성되고 캐쏘드와 연결되는 제3 N+영역 및 제2 P+영역을 포함하는 제2 도핑영역; 및 상기 캐쏘드와 연결되고, 상기 제2 N+영역 및 상기 제3 N+영역 사이에 형성되는 게이트전극을 포함한다.In order to achieve the above object, the electrostatic discharge protection silicon controlled rectifier according to the present invention includes a substrate; A P-type well region formed on the substrate; An N-type well region formed in a portion of the P-type well region; A first P + region formed on the N well region and connected to an anode, a first N + region and a second N + region formed between the P type well region and the N type well region and connected to the anode; A first doped region; A second doped region formed on the P-type well region and including a third N + region and a second P + region connected to a cathode; And a gate electrode connected to the cathode and formed between the second N + region and the third N + region.

또한, 본 발명에 의한 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기의 상기 제2 N+영역은 드레인(drain) 단자로 동작되고, 상기 제3 N+영역은 소스(source) 단자로 동작되는 것을 특징으로 한다.The second N + region of the silicon controlled rectifier for electrostatic discharge protection according to the present invention is operated as a drain terminal, and the third N + region is operated as a source terminal.

또한, 본 발명에 의한 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기의 상기 제2 N+영역은 살리사이드 블록(salicide block)이 형성된다.Further, a salicide block is formed in the second N + region of the silicon controlled rectifier for electrostatic discharge protection according to the present invention.

또한, 본 발명에 의한 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기의 상기 제1 P+영역, 상기 N형 웰영역 및 상기 P형 웰영역은 PNP 트랜지스터를 형성하고, 상기 N형 웰영역, 상기 P형 웰영역 및 상기 제3 N+영역은 NPN 트랜지스터를 형성하여 래치업 동작을 이루고, 상기 제2 N+영역, 상기 P형 웰영역 및 상기 제3 N+영역은 NPN 트랜지스터를 형성하여 트리거링 볼티지가 조절된다.The first P + region, the N-type well region and the P-type well region of the silicon controlled rectifier for electrostatic discharge protection according to the present invention form a PNP transistor, and the N-type well region, the P-type well region and the The third N + region forms an NPN transistor to perform a latch-up operation, and the second N + region, the P-type well region, and the third N + region form an NPN transistor to control triggering voltage.

상기의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기 제작 방법은 기판이 형성되는 단계; 상기 기판 상에 P형 웰영역이 형성되는 단계; 상기 P형 웰영역의 일부에 N형 웰영역이 형성되는 단계; 상기 N형 웰영역에 제1 P+영역 및 제1 N+영역이 형성되고, 상기 P형 웰영역 및 N형 웰영역에 걸쳐 제2 N+영역이 형성되며, 상기 P형 웰영역에 제3 N+영역 및 제2 P+영역이 형성되는 단계; 상기 제2 N+영역에 실리사이드 블록이 형성되는 단계; 상기 제2 N+영역 및 상기 제3 N+영역 사이에 게이트전극이 형성되는 단계; 및 상기 제1 P+영역, 제1 N+영역 및 제2 N+영역 상으로 애노드가 형성되고, 상기 게이트전 극, 제3 N+영역 및 제2 P+영역 상으로 캐쏘드가 형성되는 단계를 포함한다.In order to achieve the above another object, the electrostatic discharge protection silicon controlled rectifier manufacturing method according to the present invention comprises the steps of forming a substrate; Forming a P-type well region on the substrate; Forming an N-type well region in a portion of the P-type well region; A first P + region and a first N + region are formed in the N-type well region, and a second N + region is formed over the P-type well region and the N-type well region, and a third N + region is formed in the P-type well region; Forming a second P + region; Forming a silicide block in the second N + region; Forming a gate electrode between the second N + region and the third N + region; And an anode is formed on the first P + region, the first N + region, and the second N + region, and a cathode is formed on the gate electrode, the third N + region, and the second P + region.

또한, 본 발명에 의한 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기 제작 방법의 상기 애노드 및 상기 캐쏘드가 형성되는 단계는, 상기 제1 P+영역, 제2 P+영역, 제1 N+영역, 제2 N+영역 및 제3 N+영역의 도핑 영역 위로 각각 산화막 영역이 형성되는 단계; 절연막층이 형성되는 단계; 상기 도핑 영역 및 상기 게이트전극 위로 비아홀 공정이 처리되는 단계; 및 상기 애노드 및 상기 캐쏘드가 형성되는 단계를 포함하여 이루어진다.In addition, the step of forming the anode and the cathode of the method for fabricating a silicon controlled rectifier for electrostatic discharge protection according to the present invention may include the first P + region, the second P + region, the first N + region, the second N + region, and the third N +. Forming an oxide film region over each of the doped regions of the region; Forming an insulating film layer; Processing a via hole process over the doped region and the gate electrode; And forming the anode and the cathode.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기(SCR; Sillicon Controlled Rectifier)에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a silicon controlled rectifier (SCR) for electrostatic discharge protection according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기의 반도체 구조를 예시적으로 도시한 측단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기 제작 방법을 도시한 흐름도이다.3 is a side cross-sectional view illustrating a semiconductor structure of an electrostatic discharge protection silicon controlled rectifier according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a method of manufacturing a silicon controlled rectifier for electrostatic discharge protection according to an embodiment of the present invention. It is a flow chart.

이하에서, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기의 반도체 구조 및 그 제작 방법을 함께 설명하기로 한다.Hereinafter, a semiconductor structure and a fabrication method of a silicon controlled rectifier for electrostatic discharge protection according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

도 3에 의하면, 본 발명의 실시예에 따른 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기(100)는 기판위에 P형 웰영역(105)이 형성되고(S100), P형 웰영역(105)의 일부에 N형 웰영역(110)이 형성된다(S105).According to FIG. 3, in the electrostatic discharge protection silicon controlled rectifier 100 according to the embodiment of the present invention, a P type well region 105 is formed on a substrate (S100), and a portion of the P type well region 105 is N type. The well region 110 is formed (S105).

상기 N형 웰영역(110)에는 제1 P+영역(115), 제1 N+영역(120)이 형성되고, P형 웰영역(105)에는 제3 N+영역(130), 제2 P+영역(135)이 형성된다. 또한, P형 웰영역(105)과 N형 웰영역(110)에 걸쳐서 제2 N+영역(125)이 형성된다(S110).A first P + region 115 and a first N + region 120 are formed in the N-type well region 110, and a third N + region 130 and a second P + region 135 are formed in the P-type well region 105. ) Is formed. Further, a second N + region 125 is formed over the P-type well region 105 and the N-type well region 110 (S110).

상기 제2 N+영역(125)과 제3 N+영역(130) 사이의 P형 웰영역(105)의 표면에는 게이트 전극(170; 게이트 전극의 상세한 구조에 대한 설명은 후술됨)이 형성된다(S115).On the surface of the P-type well region 105 between the second N + region 125 and the third N + region 130, a gate electrode 170 (a detailed description of the gate electrode will be described later) is formed (S115). ).

상기 제1 P+영역(115), 제2 P+영역(135), 제1 N+영역(120), 제2 N+영역(125), 제3 N+영역(130)의 위로는 산화막 영역(140, 145, 150, 155, 160)이 각각 형성되는데(S120), 산화막 영역(140, 145, 150, 155, 160)은 비아홀(175, 176, 177, 179, 180)과의 결합력을 높이고 통전 효율을 상승시키는 역할을 하는 것으로서, 가령 SiO2 또는 Si3N4와 같은 산화막 재질로 형성될 수 있다.Above the first P + region 115, the second P + region 135, the first N + region 120, the second N + region 125, and the third N + region 130, the oxide film regions 140, 145, 150, 155, and 160 are formed respectively (S120), and the oxide layer regions 140, 145, 150, 155, and 160 may increase the bonding force with the via holes 175, 176, 177, 179, and 180, and increase current supply efficiency. As a role, for example, it may be formed of an oxide film material such as SiO 2 or Si 3 N 4 .

이어서, 상기 산화막 영역(140, 145, 150, 155, 160)과 게이트 전극(170)이 포함되도록 절연막층(138)이 형성되는데, 절연막층(138)은 IMD(Intermetal dielectric) 유전체에 속하는 층으로서, FSG(FxSiOy; Fluorinated Silicate Glass) 또는 USG(Undoped silicated Galss) 재질로 이루어질 수 있다(S125).Subsequently, an insulating layer 138 is formed to include the oxide regions 140, 145, 150, 155 and 160 and the gate electrode 170. The insulating layer 138 is a layer belonging to an intermetal dielectric (IMD) dielectric. It may be made of FSG (FxSiOy; Fluorinated Silicate Glass) or USG (Undoped silicated Galss) material (S125).

상기 절연막층(138)이 형성되면, 절연막층(138)의 표면으로부터 산화막 영역(140, 145, 150, 155, 160)과 게이트 전극(170)까지 비아홀(175, 176, 177, 178, 179, 180)이 가공되고(S130), 그 위로 애노드(Anode)(185) 및 캐쏘드(Cathode)(190)가 형성된다(S135).When the insulating layer 138 is formed, the via holes 175, 176, 177, 178, 179, from the surface of the insulating layer 138 to the oxide layer regions 140, 145, 150, 155, 160 and the gate electrode 170 are formed. 180 is processed (S130), the anode (185) and the cathode (Cathode 190) is formed thereon (S135).

따라서, 상기 비아홀(175, 176, 177, 178, 179, 180)을 통하여 상기 제1 P+영역(115), 제1 N+영역(120) 및 제2 N+영역(125)은 애노드(185)와 연결되고, 상 기 게이트 전극(170), 제3 N+영역(130) 및 제2 P+영역(135)은 캐쏘드(190)와 통전되는 구조를 가진다. Accordingly, the first P + region 115, the first N + region 120, and the second N + region 125 are connected to the anode 185 through the via holes 175, 176, 177, 178, 179, and 180. The gate electrode 170, the third N + region 130, and the second P + region 135 have a structure in which electricity is supplied to the cathode 190.

이러한 구성에서, 상기 제2 N+영역(125)은 애노드(185)와 연결되는 단자가 드레인(drain)으로 동작되고, 상기 제3 N+영역(130)은 캐쏘드(190)와 연결되는 단자가 소스(source)로 동작되게 된다.In this configuration, the second N + region 125 has a terminal connected to the anode 185 as a drain, and the third N + region 130 has a source connected to the cathode 190 as a source. It will be operated as a source.

또한, 상기 캐쏘드(190)는 접지단과 연결될 수 있는데, 본 발명에 의한 정전방전 보호형 실리콘 제어정류기(100)의 각 구성부들은 ESD 네거티브(negative) 스트레스가 발생되는 경우 N-다이오드의 순방향 동작 특성을 보이므로, ESD 보호 동작의 문제점을 초래하는 ESD 파지티브(positive) 스트레스가 발생되는 경우에 한하여 그 동작을 설명하기로 한다.In addition, the cathode 190 may be connected to the ground terminal. Each component of the electrostatic discharge protection type silicon controlled rectifier 100 according to the present invention may operate in the forward direction of the N-diode when an ESD negative stress is generated. Because of the characteristics, the operation will be described only when an ESD positive stress occurs that causes a problem of the ESD protection operation.

보통, N+영역(120, 125, 130)은 P- , As-와 같은 5족 불순물이 주입되어 형성되고, P+영역(115, 135)은 B+과 같은 3족 불순물이 주입되어 형성되며, 게이트 전극(170)은 폴리 실리콘의 재질로 이루어진다.Usually, the N + regions 120, 125, and 130 are formed by implanting Group 5 impurities such as P , As −, and the P + regions 115, 135 are formed by implanting Group 3 impurities such as B +, and the gate The electrode 170 is made of polysilicon.

상기 게이트 전극(170)은 폴리 실리콘(174)의 위로 Si3N4의 캡핑막(172)이 형성되고, 아래로는 SIO2의 산화패드막(게이트절연막)(173)이 위치된다.The gate electrode 170 is formed of a capping layer 172 of Si 3 N 4 on the polysilicon 174, and an oxide pad layer (gate insulating layer) 173 of SIO 2 is disposed below the gate electrode 170.

상기 캡핑막(172)은 폴리 실리콘(174)이 산화되거나 물리적으로 손상되는 것을 방지하고, 비아홀과의 접촉성을 향상시키며, 상기 게이트절연막(173)은 폴리 실리콘(174) 표면에 미치는 응력을 작게 하고, 완충 역할을 하여 산화족이 질화막 아 래에 있는 활성 영역으로 스며드는 것을 억제한다.The capping layer 172 prevents the polysilicon 174 from being oxidized or physically damaged, improves contact with the via hole, and the gate insulating layer 173 has a small stress on the surface of the polysilicon 174. It acts as a buffer to inhibit the oxidized family from seeping into the active region underneath the nitride film.

또한, 상기 폴리실리콘(174)의 측면으로는 스페이서(spacer 혹은 side wall)(171)가 형성되는데, 비아홀 형성시 게이트 전극(170)과 접촉이 일어나는 경우를 방지하고, 식각 공정시 게이트 전극(170)을 보호하는 기능 등을 수행한다.In addition, a spacer (sider or side wall) 171 is formed on the side surface of the polysilicon 174, which prevents contact with the gate electrode 170 when the via hole is formed and prevents the gate electrode 170 during the etching process. ) To protect the device.

상기 제2 N+영역(125)에는 살리사이드 블록(salicide block)이 형성되는데, 이는 앞서 살펴본 GGNMOS(10)의 드레인 영역과 대응되는 구조라 볼 수 있으며, 제2 N+영역(125)이 더 구비되는 점은 GGSCR(20)과 대응되는 구조라 볼 수 있다.A salicide block is formed in the second N + region 125, which may correspond to a structure corresponding to the drain region of the GGNMOS 10 described above, and further includes a second N + region 125. Is a structure corresponding to the GGSCR 20.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기(100)는 GGSCR(20)와 대응되는 구조를 기본 골격으로 하고 있으며, 도 3에 점선으로 표시된 블록(A)과 같이 GGNMOS(10)와 대응되는 구조가 복합되어 있음을 알 수 있다.That is, the silicon controlled rectifier 100 for electrostatic discharge protection according to the embodiment of the present invention has a structure corresponding to the GGSCR 20 as a basic skeleton, and the GGNMOS 10 as shown by a block A indicated by a dotted line in FIG. 3. It can be seen that the structure corresponding to.

MOSFET와 같은 소자를 제작하는 경우 게이트와 드레인-소스의 접촉 패턴을 하나의 금속 공정을 통하여 동시에 만든 후(게이트를 위한 폴리실리콘을 만들고 이온 주입을 통하여 드레인과 소스를 게이트 겹침없이 형성시킴), 패턴들이 반도체 표면과 전기적 접촉이 이루어지게 하면(CVD-oxide층을 만들어 스페이서를 이루게 한 후 금속층을 증착시켜 가열하면 게이트 폴리와 드레인-소스에 실리 사이드층이 동시에 만들어 짐), 드레인-소스와 게이트 사이의 겹칩(overlap) 현상으로 인한 기생 커패시턴스를 제거할 수 있고, 패턴과 드레인-소스의 접촉 면적이 증가하여 접촉 저항 및 드레인-소스 내부 저항이 감소하는 효과를 볼 수 있다.When manufacturing a device such as a MOSFET, the gate and drain-source contact patterns are simultaneously made through a single metal process (polysilicon for the gate is formed and ion and implantation are used to form the drain and source without gate overlap). When they are in electrical contact with the semiconductor surface (a CVD-oxide layer is formed to form a spacer, then a metal layer is deposited and heated to form a silicide layer simultaneously in the gate poly and drain-source), between the drain-source and the gate The parasitic capacitance caused by the overlap of the chip may be eliminated, and the contact area between the pattern and the drain-source may be increased, thereby reducing the contact resistance and the drain-source internal resistance.

이와 같은 공정을 통하여 형성되는 구조를 살리사이드 블록이라고 하며, 실 리사이드 물질로는 실리콘의 결합으로 이루어진 실리사이드 - CoSi2, NiSi2, PtSi, Pt2Si, 4족 금속의 실리사이드 - TiSi2, 고융점 금속으로 만들어진 실리사이드 - MoSi2, TaSi2, WSi2 등이 있다.The structure formed through such a process is called a salicide block, and the silicide material includes silicide-CoSi 2 , NiSi 2 , PtSi, Pt 2 Si, group 4 metal silicide-TiSi 2 , Silicides made of melting point metals-MoSi 2 , TaSi 2 , WSi 2, and the like.

종래의 GGSCR(20)의 경우, 애노드 측의 P+영역(23)으로부터의 전류가 N형 웰영역(22)을 통과하여, N형 웰영역(22)과 P형 웰영역(21) 사이에 위치되는 N+영역(26)까지 전달되어야 하므로 트리거링 볼티지가 높아지는데 반하여, 본 발명에 의한 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기(100)의 구조에 의하면, 상기 제2 N+영역(125)이 애노드(185)와 직접 통전되고 살리사이드 블록이 형성됨으로써 트리거링 볼티지가 대폭 감소된다.In the conventional GGSCR 20, the current from the P + region 23 on the anode side passes through the N-type well region 22 and is located between the N-type well region 22 and the P-type well region 21. While the triggering voltage is increased because the N + region 26 is to be transmitted, the structure of the silicon-controlled rectifier 100 for electrostatic discharge protection according to the present invention provides that the second N + region 125 is connected to the anode 185. Direct energization and the formation of salicide blocks significantly reduce the triggering voltage.

즉, 상기 제2 N+영역(125)의 형성 구조, 애노드(185)와의 연결 구조, 살리사이드 블록의 형성 구조, 게이트 전극(170)과 캐쏘드(190)의 연결 구조 등을 통하여 본 발명에 의한 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기(100)는 종래의 GGNMOS(10) 이상의 트리거링 볼티지 특성을 가진다.That is, according to the present invention, the structure of forming the second N + region 125, the structure of connecting the anode 185, the structure of forming the salicide block, the structure of connecting the gate electrode 170 and the cathode 190, etc. The silicon controlled rectifier 100 for electrostatic discharge protection has a triggering voltage characteristic that is higher than that of the conventional GGNMOS 10.

따라서, 낮은 트리거링 볼티지 이후에 ESD 보호 동작이 신속하게 이루질 수 있고, 트리거링 후에는 극대화된 래치업 현상을 보이므로 신속하면서도 많은 양으로 방전된 ESD를 격리시킬 수 있게 된다.Thus, ESD protection can be quickly achieved after a low triggering voltage and maximized latchup after triggering to isolate fast and high discharged ESD.

반면, 종래의 GGNMOS(10)는 래치업 현상이 낮은 비율로 일어나므로 소정의 ESD를 단시간에 처리하려면 많은 개수로 구비될 필요가 있었다.On the other hand, in the conventional GGNMOS 10, since the latch-up phenomenon occurs at a low rate, it was necessary to provide a large number to process a predetermined ESD in a short time.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기(100)를 구성하는 반도체 소자간 연결 구성을 도식화한 회로도이다.5 is a circuit diagram illustrating a connection configuration between semiconductor devices constituting the silicon controlled rectifier 100 for electrostatic discharge protection according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 도 3에 도시된 반도체 구조를 이루는 각 소자들의 회로 형태가 도식화되어 있는데, "B"소자는 제1 P+영역(115), N형 웰영역(110) 및 P형 웰영역(105)의 PNP형 트랜지스터를 도식화한 것이고, "D"소자는 P형 웰영역(105), 제2 N+영역(125) 및 제1 P+영역(115)의 PNP형 트랜지스터를 도식화한 것이다.Referring to FIG. 5, a circuit form of each element constituting the semiconductor structure shown in FIG. 3 is illustrated. A “B” element includes a first P + region 115, an N-type well region 110, and a P-type well region. The PNP transistor of 105 is shown in the figure, and the " D " element is a diagram of the PNP transistor of the P type well region 105, the second N + region 125, and the first P + region 115. FIG.

그리고, 도 4의 "E"소자는 제2 N+영역(125), P형 웰영역(105) 및 제3 N+영역(130)의 NPN형 트랜지스터를 도식화한 것이고, "C"소자는 제3 N+영역(130), P형 웰영역(105) 및 N형 웰영역(110)의 NPN형 트랜지스터를 도식화한 것이다.4 shows the NPN transistors of the second N + region 125, the P-type well region 105 and the third N + region 130, and the "C" element represents the third N +. NPN transistors of the region 130, the P-type well region 105 and the N-type well region 110 are illustrated.

이와 같이, NPN형 트랜지스터와 PNP형 트랜지스터가 각각의 루프를 이루어 순환 동작을 일으킴으로써 서로 상대방 트랜지스터의 증폭작용을 촉진시키고, 공급전원(Vdd)에서 접지전원(GND)으로 전류가 과도하게 흐르게 된다(래치업 현상이 발생된다).In this way, the NPN transistor and the PNP transistor form a loop to cause a cyclical operation to promote the amplification of the other transistors, and excessive current flows from the power supply Vdd to the ground power supply GND ( Latchup phenomenon occurs).

따라서, 본 발명에 의한 복합형 SCR(130)은 거의 무한대에 가까운 ESD 전류를 처리할 수 있게 된다.Therefore, the hybrid SCR 130 according to the present invention can handle almost infinite ESD current.

도 6은 일반적인 GGNMOS(10) 및 GGSCR(20)에 역방향 바이어스 전압이 걸린 경우의 동작 특성을 도시한 그래프이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기(100)에 역방향 바이어스 전압이 걸린 경우의 동작 특성을 도시한 그래프이다.FIG. 6 is a graph illustrating an operation characteristic when a reverse bias voltage is applied to a general GGNMOS 10 and a GGSCR 20. FIG. 7 is a reverse direction to a silicon controlled rectifier 100 for electrostatic discharge protection according to an embodiment of the present invention. It is a graph showing the operating characteristics when the bias voltage is applied.

우선, 도 6에 의하면, 기준선 "F"는 ESD 보호 소자로 동작되기 위한 트리거링 전압의 기준 수치를 나타내는 것이고, 측정선 "H"는 GGNMOS(10)의 동작 특성을 도식화한 표시선이다. 또한, 측정선 "G"는 GGSCR(20)의 동작 특성을 도식화한 그래프이다.First, according to FIG. 6, the reference line "F" represents a reference value of the triggering voltage for operating with the ESD protection element, and the measurement line "H" is a display line illustrating the operating characteristics of the GGNMOS 10. In addition, the measurement line "G" is a graph which plots the operating characteristics of the GGSCR 20.

도 6 및 도 7의 그래프에서 x축은 전압을 나타내고, y축은 전류를 나타낸다.In the graphs of FIGS. 6 and 7, the x axis represents voltage and the y axis represents current.

도 6에 도시된 것처럼, GGNMOS(10)는 트리거링 볼티지가 기준선 "F" 내에 위치되므로 우수한 측면을 보이나, 래치업 현상이 서서히 발생되므로(브레이크 다운 현상 후 전류 증가율이 낮게(상승 곡선의 기울기기 낮게) 도시됨), ESD 보호 회로로서 부족한 점을 보이고, GGSCR(20)은 래치업 현상이 급격히 이루어져(브레이크 다운 현상 후 전류 증가율이 높게(상승 곡선의 기울기가 높게) 도시됨) 우수한 측면을 보이나, 트리거링 볼티지가 기준선 "F" 의 바깥쪽으로 위치되므로 역시 ESD 보호 회로로서 부족한 점을 보이고 있다.As shown in Fig. 6, the GGNMOS 10 shows an excellent side because the triggering voltage is located within the reference line "F", but since the latch-up phenomenon occurs slowly (the current increase rate after the brake down phenomenon is low (slope of the rising curve) Low), the GGSCR 20 exhibits an excellent aspect of the latch-up phenomenon (high current increase rate after the break-down phenomenon (high slope of the rising curve)). As a result, the triggering voltage is located outside of the baseline "F", which is also lacking as an ESD protection circuit.

그러나, 도 7에 도시된 본 발명에 의한 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기(100)의 동작 특성(I)을 보면, 트리거링 볼티지가 기준선 "F" 안쪽으로 위치되면서도 래치 현상이 급격히 이루어지므로(상승되는 직선 구간의 기울기가 급격한 상태를 유지하므로) ESD 보호 동작이 충실히 이루어짐을 확인할 수 있다.However, when the operation characteristic (I) of the electrostatic discharge protection silicon control rectifier 100 according to the present invention shown in FIG. 7 is seen, the latching phenomenon is rapidly made even though the triggering voltage is located inside the reference line "F" (the rising Since the slope of the straight section maintains a sharp state), it can be seen that the ESD protection is faithfully performed.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기(100) 및 일반적인 GGNMOS(10)가 기판 상에 구현된 경우 그 형태를 예시적으로 비교 도시한 상면도이다.FIG. 8 is a top view exemplarily comparing shapes of an electrostatic discharge protection silicon controlled rectifier 100 and a general GGNMOS 10 according to an exemplary embodiment of the present invention when implemented on a substrate.

도 8의 (a)도면은 일반적인 GGNMOS(10)가 ESD보호 회로에 이용되는 경우, 기판 상에 구현되는 형태를 도시한 상면도이고, 도 8의 (b)도면은 본 발명에 의한 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기(100)가 ESD 보호회로에 이용되는 경우, 기판 상 에 구현되는 형태를 도시한 상면도인데, 도 6 및 도 7을 참조하여 앞에서 살펴보았듯이 GGNMOS(10)는 래치업 현상이 서서히 진행되므로, 급격한 ESD전류를 처리하려면 다수개로 구비되어야 한다.Figure 8 (a) is a top view showing a form that is implemented on a substrate, when the general GGNMOS 10 is used in an ESD protection circuit, Figure 8 (b) is for electrostatic discharge protection according to the present invention When the silicon control rectifier 100 is used in an ESD protection circuit, it is a top view showing a form implemented on a substrate. As described above with reference to FIGS. 6 and 7, the GGNMOS 10 is gradually latched up. As it progresses, it must be provided in plurality in order to handle the sudden ESD current.

예를 들어, GGNMOS(10)는 약 20mA의 ESD 전류를 안전하게 격리시킬 수 있으므로, 약 200mA의 ESD 전류가 발생되는 상황에서는 도 8의 (a)와 같이, 8개 내지 10개의 개수로 구현되어야 한다.For example, since the GGNMOS 10 can safely isolate an ESD current of about 20 mA, in a situation where an ESD current of about 200 mA is generated, the GGNMOS 10 should be implemented in 8 to 10 numbers, as shown in FIG. .

반면, 본 발명에 의한 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기(100)는 트리거링 볼티지가 낮으므로 ESD 보호회로의 초기조건을 만족시킬 뿐만 아니라, 래치업 현상이 급격히 일어나므로 도 8의 (b)와 같이, 하나의 구성품으로도 약 200mA의 ESD 전류를 격리시킬 수 있게 된다.On the other hand, the silicon controlled rectifier 100 for electrostatic discharge protection according to the present invention has a low triggering voltage, thereby not only satisfying the initial condition of the ESD protection circuit, but also rapidly causing a latchup phenomenon, as shown in FIG. One component can isolate ESD currents of about 200mA.

따라서, 본 발명에 의한 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기(100)는 단품으로서, 작은 공간에 형성될 수 있으므로 ESD보호회로의 크기, 나아가 통신모듈의 전체 사이즈를 줄이는데 기여할 수 있다. Therefore, the silicon controlled rectifier 100 for electrostatic discharge protection according to the present invention can be formed as a single product and can contribute to reducing the size of the ESD protection circuit and further, the overall size of the communication module.

이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to the preferred embodiments, which are merely examples and are not intended to limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains do not depart from the essential characteristics of the present invention. It will be appreciated that various modifications and applications are not possible that are not illustrated above. For example, each component specifically shown in the embodiment of the present invention can be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.

본 발명에 의한 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기에 의하면, 높은 래치업 특성으로 인하여 거의 무한대에 가까운 ESD를 단품으로 소화할 수 있으므로 ESD 보호회로를 최소화할 수 있고, 낮아진 트리거링 볼티지 특성을 통하여 ESD가 발생되는 경우 바로 반응/격리시킬 수 있게 되므로 소자들로 전달되는 ESD 스트레스의 양을 최소화할 수 있는 효과가 있다.According to the silicon-controlled rectifier for electrostatic discharge protection according to the present invention, ESD can be extinguished in a single unit due to its high latch-up characteristic, thereby minimizing ESD protection circuits and generating ESD through a lower triggering voltage characteristic. If possible, it is possible to immediately react / isolate, thus minimizing the amount of ESD stress delivered to the devices.

Claims (8)

기판;Board; 상기 기판 상에 형성된 P형 웰영역;A P-type well region formed on the substrate; 상기 P형 웰영역의 일부에 형성된 N형 웰영역;An N-type well region formed in a portion of the P-type well region; 상기 N형 웰영역 상에 형성되고 애노드와 연결되는 제1 P+영역, 제1 N+영역 및 상기 P형 웰영역과 상기 N형 웰영역 사이에 형성되어 상기 애노드와 연결되는 제2 N+영역을 포함하는 제1 도핑영역;A first P + region formed on the N well region and connected to an anode, a first N + region and a second N + region formed between the P type well region and the N type well region and connected to the anode; A first doped region; 상기 P형 웰영역 상에 형성되고 캐쏘드와 연결되는 제3 N+영역 및 제2 P+영역을 포함하는 제2 도핑영역; 및A second doped region formed on the P-type well region and including a third N + region and a second P + region connected to a cathode; And 상기 캐쏘드와 연결되고, 상기 제2 N+영역 및 상기 제3 N+영역 사이에 형성되는 게이트전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기.And a gate electrode connected to the cathode and formed between the second N + region and the third N + region. 제 1항에 있어서, 상기 캐쏘드는 The method of claim 1, wherein the cathode 접지단과 연결되는 것을 특징으로 하는 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기.Silicon controlled rectifier for electrostatic discharge protection, characterized in that connected to the ground terminal. 제 1항에 있어서, 상기 게이트 전극은The method of claim 1, wherein the gate electrode 폴리 실리콘인 것을 특징으로 하는 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기.Silicon controlled rectifier for electrostatic discharge protection, characterized in that the polysilicon. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 N+영역은 드레인(drain) 단자로 동작되고,The second N + region is operated as a drain terminal, 상기 제3 N+영역은 소스(source) 단자로 동작되는 것을 특징으로 하는 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기.And the third N + region is operated as a source terminal. 제 1항에 있어서, 상기 제2 N+영역은The method of claim 1, wherein the second N + region is 살리사이드 블록(salicide block)이 형성된 것을 특징으로 하는 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기.A silicon controlled rectifier for electrostatic discharge protection, characterized in that a salicide block is formed. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 P+영역, 상기 N형 웰영역 및 상기 P형 웰영역은 PNP 트랜지스터를 형성하고, 상기 N형 웰영역, 상기 P형 웰영역 및 상기 제3 N+영역은 NPN 트랜지스터를 형성하여 래치업 동작을 이루고,The first P + region, the N-type well region and the P-type well region form a PNP transistor, and the N-type well region, the P-type well region and the third N + region form an NPN transistor to latch up operation. Make up, 상기 제2 N+영역, 상기 P형 웰영역 및 상기 제3 N+영역은 NPN 트랜지스터를 형성하여 트리거링 볼티지가 조절되는 것을 특징으로 하는 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기.And the second N + region, the P-type well region and the third N + region form NPN transistors so that the triggering voltage is controlled. 기판이 형성되는 단계;Forming a substrate; 상기 기판 상에 P형 웰영역이 형성되는 단계;Forming a P-type well region on the substrate; 상기 P형 웰영역의 일부에 N형 웰영역이 형성되는 단계;Forming an N-type well region in a portion of the P-type well region; 상기 N형 웰영역에 제1 P+영역 및 제1 N+영역이 형성되고, 상기 P형 웰영역 및 N형 웰영역에 걸쳐 제2 N+영역이 형성되며, 상기 P형 웰영역에 제3 N+영역 및 제2 P+영역이 형성되는 단계;A first P + region and a first N + region are formed in the N-type well region, and a second N + region is formed over the P-type well region and the N-type well region, and a third N + region is formed in the P-type well region; Forming a second P + region; 상기 제2 N+영역에 실리사이드 블록이 형성되는 단계;Forming a silicide block in the second N + region; 상기 제2 N+영역 및 상기 제3 N+영역 사이에 게이트전극이 형성되는 단계; 및Forming a gate electrode between the second N + region and the third N + region; And 상기 제1 P+영역, 제1 N+영역 및 제2 N+영역 상으로 애노드가 형성되고, 상기 게이트전극, 제3 N+영역 및 제2 P+영역 상으로 캐쏘드가 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기 제작 방법.And an anode is formed on the first P + region, the first N + region, and the second N + region, and a cathode is formed on the gate electrode, the third N + region, and the second P + region. Method of manufacturing silicon controlled rectifier for discharge protection. 제 7항에 있어서, 상기 애노드 및 상기 캐쏘드가 형성되는 단계는The method of claim 7, wherein the anode and the cathode is formed 상기 제1 P+영역, 제2 P+영역, 제1 N+영역, 제2 N+영역 및 제3 N+영역의 도핑 영역 위로 각각 산화막 영역이 형성되는 단계;Forming an oxide film region over the doped regions of the first P + region, the second P + region, the first N + region, the second N + region, and the third N + region; 절연막층이 형성되는 단계;Forming an insulating film layer; 상기 도핑 영역 및 상기 게이트전극 위로 비아홀 공정이 처리되는 단계; 및Processing a via hole process over the doped region and the gate electrode; And 상기 애노드 및 상기 캐쏘드가 형성되는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전방전 보호용 실리콘 제어정류기 제작 방법.The anode and the cathode is formed, comprising the step of forming a silicon controlled rectifier for electrostatic discharge protection, characterized in that it comprises.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5465189A (en) 1990-03-05 1995-11-07 Texas Instruments Incorporated Low voltage triggering semiconductor controlled rectifiers
KR20010031702A (en) * 1998-09-03 2001-04-16 롤페스 요하네스 게라투스 알베르투스 Low trigger and holding voltage scr device for esd protection
US6720624B1 (en) 2002-08-02 2004-04-13 National Semiconductor Corporation LVTSCR-like structure with internal emitter injection control

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5465189A (en) 1990-03-05 1995-11-07 Texas Instruments Incorporated Low voltage triggering semiconductor controlled rectifiers
KR20010031702A (en) * 1998-09-03 2001-04-16 롤페스 요하네스 게라투스 알베르투스 Low trigger and holding voltage scr device for esd protection
US6720624B1 (en) 2002-08-02 2004-04-13 National Semiconductor Corporation LVTSCR-like structure with internal emitter injection control

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