[實(shí)用新型]一種靜電放電防護(hù)器件

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200720106944.2
• 申請(qǐng)日: 2007-03-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201041804Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓雁;崔強(qiáng);董樹(shù)榮;霍明旭;杜宇禪;黃大海;曾才賦;洪慧;陳茗;杜曉陽(yáng);斯瑞珺;張吉皓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L27/04
• 分類號(hào): H01L27/04;H01L23/60
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用多晶硅版圖層次構(gòu)造靜電電流泄放通道的靜電放電防護(hù)器件。

背景技術(shù)

靜電放電是在一個(gè)集成電路浮接的情況下，大量的電荷從外向內(nèi)灌入集成電路的瞬時(shí)過(guò)程，整個(gè)過(guò)程大約耗時(shí)100ns。此外，在集成電路放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生數(shù)百甚至數(shù)千伏特的高壓，這會(huì)打穿集成電路中的輸入級(jí)的柵氧化層。隨著集成電路中的MOS管的尺寸越來(lái)越小，柵氧化層的厚度也越來(lái)越薄，在這種趨勢(shì)下，使用高性能的靜電防護(hù)電路來(lái)泄放靜電放電的電荷以保護(hù)柵極氧化層不受損害是十分必需的。

靜電放電現(xiàn)象的模式主要有四種：人體放電模式(HBM)、機(jī)械放電模式(MM)、器件充電模式(CDM)以及電場(chǎng)感應(yīng)模式(FIM)。對(duì)一般集成電路產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，一般要經(jīng)過(guò)人體放電模式，機(jī)械放電模式以及器件充電模式的測(cè)試。為了能夠承受如此高的靜電放電電壓，集成電路產(chǎn)品通常必須使用具有高性能、高耐受力的靜電放電保護(hù)器件。

為了達(dá)成保護(hù)芯片抵御靜電襲擊的目的，目前已有多種靜電防護(hù)器件被提出，比如二極管，柵極接地的MOS管，其中公認(rèn)效果比較好的防護(hù)器件是可控硅SCR(silicon?controlled?rectifier)。該防護(hù)器件的具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，P型襯底11上為阱區(qū)，阱區(qū)包括N阱12和P阱16，N阱12和P阱16上均有兩個(gè)注入?yún)^(qū)，分別是N+注入?yún)^(qū)14和P+注入?yún)^(qū)15。其中N阱12的N+注入?yún)^(qū)設(shè)置在遠(yuǎn)離P阱16的一端，P+注入?yún)^(qū)設(shè)置在靠近P阱16的一端；P阱16的P+注入?yún)^(qū)設(shè)置在遠(yuǎn)離N阱12的一端，N+注入?yún)^(qū)設(shè)置在靠近N阱12的一端。一N+注入?yún)^(qū)設(shè)置在N阱12和P阱16連接處上方并跨接在N阱12和P阱16之間，所有注入?yún)^(qū)之間是用淺壕溝隔離STI?13進(jìn)行隔離。N阱12的N+注入?yún)^(qū)和P+注入?yún)^(qū)接電學(xué)陽(yáng)極Anode，P阱16的N+注入?yún)^(qū)和P+注入?yún)^(qū)接電學(xué)陰極Cathode。圖2是和這個(gè)SCR結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的電原理圖。在集成電路的正常操作下，靜電放電保護(hù)器件是處于關(guān)閉的狀態(tài)，并不會(huì)影響集成電路輸入輸出接合墊上的電位。而在外部的靜電灌入集成電路而產(chǎn)生瞬間的高電壓的時(shí)候，這個(gè)器件會(huì)開(kāi)啟導(dǎo)通，迅速地排放掉靜電電流。但是該可控硅SCR結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加工難度較大。同時(shí)該可控硅SCR觸發(fā)點(diǎn)電壓值不能夠靈活地調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以靈活調(diào)整觸發(fā)點(diǎn)電壓值，并且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的靜電放電防護(hù)器件。

本實(shí)用新型的靜電放電防護(hù)器件包括P型襯底，P型襯底上設(shè)置P阱，P阱上設(shè)置有SiO₂氧化層，SiO₂氧化層上設(shè)置有多晶硅層，多晶硅層的一邊摻入P型雜質(zhì)形成P+多晶硅注入?yún)^(qū)，另一邊摻入N型雜質(zhì)形成N+多晶硅注入?yún)^(qū)，中間為本征多晶硅區(qū)。

本實(shí)用新型中的P型襯底和P阱采用現(xiàn)有的可控硅SCR對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)和工藝，SiO₂氧化層采用現(xiàn)有通用的淀積等工藝即可實(shí)現(xiàn)。

本實(shí)用新型可以將P+多晶硅注入?yún)^(qū)接電學(xué)陽(yáng)極，N+多晶硅注入?yún)^(qū)接電學(xué)陰極。我們可以通過(guò)調(diào)整本征多晶硅區(qū)的長(zhǎng)度(P+多晶硅注入?yún)^(qū)和N+多晶硅注入?yún)^(qū)的間隔距離)來(lái)調(diào)整本電路的啟動(dòng)電壓值。如果將這個(gè)長(zhǎng)度設(shè)為合理值，我們可以保證在正常的電平信號(hào)下不會(huì)觸發(fā)，而在危險(xiǎn)的靜電信號(hào)到來(lái)的情形下，該器件可以順利觸發(fā)泄放靜電電流。觸發(fā)點(diǎn)電壓值可以通過(guò)改變本征多晶硅的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。

本實(shí)用新型也可以將N+多晶硅注入?yún)^(qū)接電學(xué)陽(yáng)極，P+多晶硅注入?yún)^(qū)接電學(xué)陰極。我們可以通過(guò)調(diào)整本征多晶硅區(qū)的長(zhǎng)度(P+多晶硅注入?yún)^(qū)和N+多晶硅注入?yún)^(qū)的間隔距離)來(lái)調(diào)整本電路的啟動(dòng)電壓值。如果將這個(gè)長(zhǎng)度設(shè)為合理值，我們可以保證在正常的電平信號(hào)下不會(huì)觸發(fā)，而在危險(xiǎn)的靜電信號(hào)到來(lái)的情形下，該器件可以順利觸發(fā)泄放靜電電流。觸發(fā)點(diǎn)電壓值可以通過(guò)改變本征多晶硅的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。

本實(shí)用新型的靜電放電防護(hù)器件相對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，版圖設(shè)計(jì)比較容易，加工難度小。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的可控硅SCR靜電放電防護(hù)器件的剖面圖；

圖2為圖1的等效電原理圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的剖面圖；

圖4為圖3的俯視圖；

圖5為圖3的等效電原理圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。