[發(fā)明專利]一種縱向NPN觸發(fā)的高維持電壓的高壓ESD保護(hù)器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210549225.3
• 申請(qǐng)日: 2012-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102983136A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁海蓮;顧曉峰;董樹榮;丁盛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L27/02
• 分類號(hào): H01L27/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種縱向NPN觸發(fā)的高維持電壓的高壓ESD保護(hù)器件，其特征在于：主要由襯底Psub(101)，N埋層(102)，P外延(103)，第一N下沉阱(104)，高壓深N阱(105)，第二N下沉阱(106)，第一N+注入?yún)^(qū)(107)，第一P+注入?yún)^(qū)(108)，第二N+注入?yún)^(qū)(109)，第三N+注入?yún)^(qū)(110)，第一場(chǎng)氧隔離區(qū)(111)、第二場(chǎng)氧隔離區(qū)(112)、第三場(chǎng)氧隔離區(qū)(113)、第四場(chǎng)氧隔離區(qū)(114)、第五場(chǎng)氧隔離區(qū)(117)和多晶硅柵(115)及其覆蓋的柵薄氧化層(116)構(gòu)成；

所述N埋層(102)在所述襯底Psub(101)的表面；

所述P外延(103)在所述N埋層(102)上；

所述P外延(103)上從左到右依次設(shè)有所述第一場(chǎng)氧隔離區(qū)(111)、所述第一N下沉阱(104)、所述高壓深N阱(105)及所述第二N下沉阱(106)和所述第五場(chǎng)氧隔離區(qū)(117)；

所述第一N下沉阱(104)上設(shè)有所述第一N+注入?yún)^(qū)(107)，所述第一場(chǎng)氧隔離區(qū)(111)與所述第一N+注入?yún)^(qū)(107)相連接；

所述高壓深N阱(105)上從左到右依次設(shè)有所述第一P+注入?yún)^(qū)(108)、所述第三場(chǎng)氧隔離區(qū)(113)和所述第二N+注入?yún)^(qū)(113)；

所述第一N+注入?yún)^(qū)(107)與所述第一P+注入?yún)^(qū)(108)之間設(shè)有所述第二場(chǎng)氧隔離區(qū)(112)；

所述第二N下沉阱(106)上設(shè)有所述第三N+注入?yún)^(qū)(110)；

所述第二N+注入?yún)^(qū)(109)與所述第三N+注入?yún)^(qū)(110)之間設(shè)有所述第四場(chǎng)氧隔離區(qū)(114)、所述多晶硅柵(115)和所述柵薄氧化層(116)，所述第四場(chǎng)氧隔離區(qū)(114)左半部分位于所述高壓深N阱(105)的表面部分區(qū)域上，所述第四場(chǎng)氧隔離區(qū)(114)右半部分位于所述多晶硅柵(115)的表面部分區(qū)域上，所述多晶硅(115)覆蓋了全部的所述柵薄氧化層(116)，所述柵薄氧化層(116)橫跨在所述高壓深N阱(105)和所述P外延(103)的表面部分區(qū)域上；

所述第一N+注入?yún)^(qū)(107)和所述第三N+注入?yún)^(qū)(110)分別與金屬層1的(218)(224)相連接，所述金屬層1的(218)(224)與金屬層2的(225)相連接，并從所述金屬層2的(225)引出一電極(226)，用作器件的陰極；

所述多晶硅柵(115)與金屬層1的(223)相連接，并從所述金屬層1的(223)引出一電極(227)，用作器件的柵極；

所述第一P+注入?yún)^(qū)(108)、所述第二N+注入?yún)^(qū)(109)分別與金屬層1的(219)(220)相連接，所述金屬層1的(219)(220)與金屬層2的(221)相連接，并從所述金屬層2的(221)引出一電極(222)，用作器件的陽(yáng)極；

當(dāng)器件所述陽(yáng)極接高壓ESD脈沖的高電位，所述陰極和所述柵極接地時(shí)，所述高壓深N阱(105)、所述P外延(103)、所述N埋層(102)可構(gòu)成一縱向NPN結(jié)構(gòu)，既能承受高壓脈沖沖擊，被觸發(fā)后又能形成LDMOS、SCR和BJT三結(jié)構(gòu)的ESD電流導(dǎo)通路徑，以提高二次擊穿電流和維持電壓，降低導(dǎo)通電阻；

當(dāng)器件所述陰極接高壓ESD脈沖的高電位，所述陽(yáng)極和所述柵極接地時(shí)，所述第一N下沉阱(104)、所述第二N下沉阱(106)、所述N埋層(102)、所述P外延(103)與所述高壓深N阱(105)形成NPN兩叉指結(jié)構(gòu)的ESD電流泄放路徑，以提高反向脈沖作用下器件的二次擊穿電流、降低導(dǎo)通電阻。

2.如權(quán)利要求1所述的縱向NPN觸發(fā)的高維持電壓的高壓ESD保護(hù)器件，其特征在于：利用所述第一N下沉阱(104)、所述第二N下沉阱(106)、所述N埋層(102)、所述P外延(103)和所述高壓深N阱(105)，構(gòu)成了一具有較長(zhǎng)導(dǎo)通路徑縱向NPN結(jié)構(gòu)的ESD保護(hù)器件，以降低表面電場(chǎng)，提高器件的耐高壓能力和維持電壓。

3.如權(quán)利要求1所述的縱向NPN觸發(fā)的高維持電壓的高壓ESD保護(hù)器件，其特征在于：本發(fā)明實(shí)例器件采用0.35μm的BCD高壓工藝，所述P型外延(103)的厚度為8～10μm，由此既可以防止所述高壓深N阱(105)與所述P外延(103)之間的耗盡區(qū)和所述P外延(103)與所述N埋層(102)之間的耗盡區(qū)重疊，即NPN結(jié)構(gòu)不發(fā)生基區(qū)穿通，又能保證器件在ESD脈沖來(lái)臨時(shí)及時(shí)開(kāi)啟。

4.如權(quán)利要求1所述的縱向NPN觸發(fā)的高維持電壓的高壓ESD保護(hù)器件，其特征在于：可通過(guò)拉長(zhǎng)所述多晶硅柵(115)的長(zhǎng)度，增大由所述高壓深N阱(105)、所述P外延(103)與所述N埋層(102)構(gòu)成的縱向NPN結(jié)構(gòu)的基區(qū)寬度，以提高器件的維持電壓。