[發(fā)明專利]多指條形GGNMOS、靜電保護(hù)電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010221840.2
• 申請(qǐng)日: 2010-06-29
• 公開（公告）號(hào): CN102315217A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 單毅;陳曉杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/088
• 分類號(hào): H01L27/088;H01L29/06;H01L27/04
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路靜電保護(hù)電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種多指條形GGNMOS、靜電保護(hù)電路。

背景技術(shù)

集成電路在制造、裝配、測(cè)試或最終的應(yīng)用中，很容易遭受到破壞性靜電放電(ESD)，使得集成電路受到靜電的損傷。因此通常在集成電路中，會(huì)形成ESD保護(hù)電路，即在輸入/輸出焊墊(I/O?pad)耦接有可以將I/O?pad上的靜電釋放的放電單元，從而減小靜電對(duì)集成電路帶來的損傷。在目前的CMOS工藝下，最常用的ESD保護(hù)電路結(jié)構(gòu)通常基于柵接地NMOS(Gate-ground?NMOS，GGNMOS)。

圖1為現(xiàn)有的單管結(jié)構(gòu)GGNMOS的電路示意圖，而圖2為單管結(jié)構(gòu)GGNMOS的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)圖。首先如圖2所示，所述單管結(jié)構(gòu)GGNMOS包括P型襯底10；位于襯底10表面的柵極21；分別位于柵極21兩側(cè)襯底內(nèi)、摻雜類型為N型的源極22以及漏極23。在上述GGNMOS內(nèi)包括一個(gè)由源極22、漏極23及其兩者之間的襯底10構(gòu)成的寄生NPN三極管。其中，漏極23作為集電極、源極22作為發(fā)射極、襯底10作為基極，基區(qū)寬度即GGNMOS的溝道長(zhǎng)度。結(jié)合圖1所示，將所述襯底10、源極22、柵極21均連接至地線GND，而將漏極23連接至電源線VDD。由于柵極21與襯底10接地，所述GGNMOS始終無法開啟形成導(dǎo)電溝道。當(dāng)電源線VDD上的電位位于正常的工作狀態(tài)時(shí)，所述GGNMOS關(guān)閉，且其中的寄生NPN三極管也不會(huì)導(dǎo)通；當(dāng)電源線VDD上受到ESD靜電脈沖而導(dǎo)致瞬時(shí)電位過高時(shí)，將觸發(fā)GGNMOS內(nèi)寄生的NPN三極管產(chǎn)生電流，使得電源線VDD與地線GND之間導(dǎo)通，電源線VDD的電位將被迅速拉低直至上述NPN三極管關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電源線VDD的鉗位，進(jìn)一步達(dá)到ESD靜電保護(hù)的目的。

然而僅依靠單個(gè)GGNMOS，對(duì)電源線VDD的靜電保護(hù)能力較小，因此通常會(huì)采用多根GGNMOS并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，即多指條形GGNMOS對(duì)電源線VDD進(jìn)行靜電保護(hù)。圖3為所述多指條形GGNMOS的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)圖。所述多指條形GGNMOS包括第一NMOS?M1以及第二NMOS?M2，通常為了便于生產(chǎn)制造，所述第一NMOS?M1與第二NMOS?M2位于同一個(gè)半導(dǎo)體襯底100上，且共用一個(gè)漏極200，所述半導(dǎo)體襯底100的表面區(qū)域內(nèi)還形成有連接區(qū)101，以便在作金屬互連時(shí)引出半導(dǎo)體襯底的導(dǎo)線，所述連接區(qū)101與第一NMOS?M1以及第二NMOS?M2通過淺溝槽300絕緣隔離。通常連接區(qū)101位于形成有NMOS的器件區(qū)的外圍一側(cè)，因此所述連接區(qū)101與第一NMOS?M1以及第二NMOS?M2的柵極底部襯底的距離是不一致的。為簡(jiǎn)化說明，圖3中，假設(shè)所述連接區(qū)101形成于臨近第一NMOS?M1的一側(cè)。

在上述多指條形GGNMOS中，第一NMOS?M1的源極201、半導(dǎo)體襯底100與漏極200構(gòu)成了寄生NPN管T1，而第二NMOS?M2的源極202、半導(dǎo)體襯底100與漏極200則構(gòu)成了寄生NPN管T2，在使用時(shí)，將第一NMOS?M1的柵極401、源極201以及第二NMOS?M2的柵極402、源極202接地，此外也將所述半導(dǎo)體襯底100通過連接區(qū)101接地，所述共用的漏極200接電源線VDD。使得所述寄生的NPN管T1以及NPN管T2相并聯(lián)，集電極以及發(fā)射極均分別連接于電源線VDD以及地線GND。上述多指條形GGNMOS的等效電路如圖4所示，由于第一NMOS?M1以及第二NMOS?M2距離連接區(qū)101的距離不同，因此所述寄生NPN管T1以及寄生NPN管T2的基極與連接區(qū)101之間的半導(dǎo)體襯底內(nèi)阻也不相同。假設(shè)第一NMOS?M1的柵極底部半導(dǎo)體襯底與連接區(qū)101之間的寄生內(nèi)阻為R1，與第二NMOS?M2的柵極底部半導(dǎo)體襯底之間的寄生內(nèi)阻為R2，則寄生NPN管T1的基極與地線之間的內(nèi)阻為R1，寄生NPN管T2的基極與地線之間的內(nèi)阻為R1+R2。