[實用新型]一種雙向襯底觸發的高壓ESD保護器件

有效

• 申請號: 201220699712.3
• 申請日: 2012-12-18
• 公開（公告）號: CN203071072U
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 梁海蓮;顧曉峰;董樹榮;黃龍
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種雙向襯底觸發的高壓ESD保護器件，其特征在于：主要由襯底Psub(101)，高壓深N阱(102)，第一N阱(103)，輕摻雜的P型漂移區(104)，第二N阱(105)，第一場氧隔離區(112)、第二場氧隔離區(113)、第三場氧隔離區(114)、第四場氧隔離區(115)、第五場氧隔離區(116)、第六場氧隔離區(117)、第七場氧隔離區(118)和高摻雜的第一N+注入區(106)、第一P+注入區(107)、第二N+注入區(108)、第二P+注入區(109)、第三N+注入區(110)及第三P+注入區(111)，多晶硅柵(119)及其覆蓋的柵薄氧化層(120)構成；?

所述襯底Psub(101)上從左到右依次設有所述高壓深N阱(102)和所述第二N阱(105)；?

所述高壓深N阱(102)上從左到右依次設有所述第一N阱(103)和所述第二N+注入區(108)，所述高壓深N阱(102)的N型雜質離子濃度在N型導電類型的器件版圖層次中最低，所述第一N+注入區(106)、所述第二N+注入區(108)和所述第三N+注入區(110)的N型雜質離子濃度相同，且在N型導電類型的器件版圖層次中最高；?

所述第一N阱(103)上從左到右依次設有所述第一場氧隔離區(112)、所述第一N+注入區(106)、所述第二場氧隔離區(113)及所述第一P+注入區(107)；?

所述第一P+注入區(107)與所述第二N+注入區(108)之間設有所述第三場氧隔離區(114)；?

所述第二N阱(105)上從左到右依次設有所述輕摻雜的P型漂移區(104)、所述第三N+注入區(110)、所述第五場氧隔離區(116)及所述第三P+注入區(111)和所述第六場氧隔離區(117)；?

所述輕摻雜的P型漂移區(104)上設有所述第二P+注入區(109)，所述第二N+注入區(108)與所述第二P+注入區(109)之間設有所述第七場氧隔離區(118)、所述多晶硅柵(119)和所述柵薄氧化層(120)，所述第七場氧隔離區(118)左側部分位于所述高壓N阱(102)的表面部分區域上，所述第七場氧隔離區(118)右側部分位于所述多晶硅柵(119)的表面部分區域上，所述多晶硅柵(119)覆蓋了全部的所述柵薄氧化層(120)，所述柵薄氧化層(120)橫跨在所述高壓深N阱(102)，所述襯底Psub(101)和所述第二N阱(105)的表面部分區域上；?

所述第二P+注入區(109)與所述第三N+注入區(110)之間設有所述第四場氧隔離區(115)；?

所述第一N+注入區(106)、所述第一P+注入區(107)、所述第二N+注入區(108)分別與金屬層1的第一金屬層(221)、第二金屬層(222)、第三金屬層(223)相連接，金屬層1的所述第一金屬層(221)、所述第二金屬層(222)、所述第三金屬層(223)與金屬層2的第四金屬層(228)相連接，并從金屬層2的所述第四金屬層(228)引出一電極(229)，用作器件的陽極；所述第二P+注入區(109)、所述第三N+注入區(110)、所述第三P+注入區(111)分別與金屬層1的第五金屬層(225)、第六金屬層(226)、第七金屬層(227)相連接，金屬層1的所述第五金屬層(225)、所述第六金屬層(226)、所述第七金屬層(227)與金屬層2的第八金屬層(230)相連接，并從金屬層2的所述第八金屬層(230)引出一電極(231)，用作器件的陰極；所述多晶硅柵(119)通過金屬層1的第九金屬層(224)引出一電極(232)，用作器件的柵極。?

當正向高壓ESD脈沖作用于器件所述陽極，器件所述陰極與所述柵極相連并接地時，所?述第二N+注入區(108)、所述第三N+注入區(110)、所述部分高壓深N阱(102)分別相當于LDMOS的漏區、源區及漂移區，所述高壓深N阱(102)與所述第二N阱(105)之間所述襯底Psub(101)的長度相當于LDMOS的溝道，不僅能形成LDMOS結構的ESD電流泄放路徑，還能形成一條由所述第一P+注入區(107)、所述第一N阱(103)、所述高壓深N阱(102)、所述襯底Psub(101)、所述第二N阱(105)及所述第三N+注入區(110)構成的SCR結構的ESD電流泄放路徑，以提高器件的二次擊穿電流，降低導通電阻；?

當反向高壓脈沖作用于器件，即器件所述陽極與所述柵極相連并接地，器件所述陰極接高電位時，不僅可形成由所述第三N+注入區(110)、所述第二N阱(105)、所述輕摻雜的P型漂移區(104)、所述高壓N阱(102)、及所述高壓深N阱(102)與所述第二N阱(105)之間的所述襯底Psub(101)和所述第二N+注入區(108)構成一LDMOS結構的電流泄放路徑，還能形成可由所述第二P+注入區(109)、所述第三P+注入區(111)、所述第二N阱(105)、所述襯底Psub(101)與所述第二N+注入區(108)、所述第一N+注入區(106)形成兩條SCR結構的ESD電流泄放路徑，以提高器件的二次擊穿電流，降低導通電阻。?

2.如權利要求1所述的雙向襯底觸發的高壓ESD保護器件，其特征在于：通過拉長所述高壓深N阱(102)與所述第二N阱(105)之間的所述襯底Psub(101)的長度，增大其橫向寄生NPN結構的基區寬度，以保證器件工作于高壓ESD脈沖下，不發生基區穿通，提高維持電壓。?