[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

技術領域

本發明屬于集成電路的靜電保護領域，涉及一種高壓ESD保護器件，具體涉及一種雙向襯底觸發的高壓ESD保護器件，可用于提高片上IC高壓ESD保護的可靠性。?

背景技術

隨著智能電源工藝和大功率半導體器件的快速發展，電子產品日益小型化、便攜化，并推動功率電子器件的應用領域不斷擴大。據調查，在導致功率電子器件及其IC功能失效的多種因素中，ESD是器件及其IC失效的主要因素，這是因為器件或產品在制造、封裝、測試及使用過程中均可能產生靜電，當人們在不知情況的條件下，使這些物體相互接觸，形成放電通路，從而導致產品功能失效，或永久性毀壞。?

近20年來，人們利用功率器件大電流、耐高壓的特性，常采用橫向雙擴散絕緣柵場效應管(LDMOS)在智能功率IC的輸出端口既用作功率驅動管，又用作ESD防護器件。然而，在工程實際應用中，LDMOS器件的ESD保護性能較差，少數LDMOS器件因其柵氧抗擊穿能力低，不能抵抗高壓ESD脈沖的沖擊而被損壞，即使多數LDMOS通過場板技術或降低表面場(RESURF)技術，提高了器件的柵氧抗擊穿能力，但仍在高壓ESD脈沖作用下，一旦觸發回滯，器件就遭到損壞，魯棒性較弱，不能達到國家規定的電子產品要求人體模型不低于2000V的靜電防護標準。雖然近年來有人提出了一種SCR-LDMOS兩結構相結合的高壓ESD保護器件，該類器件的魯棒性與單結構LDMOS的魯棒性相比，雖得到大幅提高，但維持電壓依然偏低，仍存在高觸發電壓、低維持電壓、容易進入閂鎖狀態的風險。尤其對于一些高壓驅動芯片如三相馬達正、反轉驅動芯片，其高壓驅動電路中存在正反向電壓，針對這些特殊高壓驅動芯片，不但需要對高壓驅動電路的正向ESD脈沖予以泄放，而且要求對反向ESD高壓脈沖也能夠泄放，從而真正降低正、反雙向ESD脈沖對高壓驅動電路造成功能失效的風險。本發明提供了一種新的技術方案，設計了一種抗閂鎖能力強，魯棒性強的雙向高維持電壓的高壓ESD保護器件，可以大幅降低因ESD造成電路功能失效的風險。?

發明內容

針對現有技術存在的上述技術缺陷，本發明實例設計了一種雙向襯底觸發的高壓ESD保護器件，充分利用LDMOS器件耐高壓和SCR器件魯棒性強、導通電阻小的特點，通過設計器件的內部結構及其版圖層次的優化，利用ESD保護器件內部的寄生結構，以及設置合適的器件電學接觸區，形成有利于器件觸發與高維持特性的反饋回路，改變了器件內部連接方式，通過合理調節器件結構的關鍵尺寸參數，可以實現柵氧耐高壓、高維持電壓、低導通電阻、強魯棒性等ESD保護性能。?

本發明通過以下技術方案實現：?

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，高壓深N阱，?第一N阱，輕摻雜的P型漂移區，第二N阱，第一場氧隔離區、第二場氧隔離區、第三場氧隔離區、第四場氧隔離區、第五場氧隔離區、第六場氧隔離區、第七場氧隔離區和高摻雜的第一N+注入區、第一P+注入區、第二N+注入區、第二P+注入區、第三N+注入區及第三P+注入區，多晶硅柵及其覆蓋的柵薄氧化層構成；?

所述襯底Psub上從左到右依次設有所述高壓深N阱和所述第二N阱；?

所述高壓深N阱上從左到右依次設有所述第一N阱和所述第二N+注入區；?

所述高壓深N阱的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、所述第二N+注入區和所述第三N+注入區的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阱版圖層次的增加，并使其N型雜質離子濃度在N型導電類型的器件版圖層次中居中，可以降低反向ESD脈沖作用下的導通電阻、提高二次擊穿電流，增加器件的魯棒性；?

所述第一N阱上從左到右依次設有所述第一場氧隔離區、所述第一N+注入區、所述第二場隔離區及所述第一P+注入區；?

所述第一P+注入區與所述第二N+注入區之間設有所述第三場氧隔離區；?

所述第二N阱上從左到右依次設有所述輕摻雜的P型漂移區、所述第三N+注入區、所述第五場氧隔離區及所述第三P+注入區和所述第六場氧隔離區，增加所述輕摻雜的P型漂移區的版圖層次，可以降低所述第二N阱區域中N型雜質離子濃度的有效濃度，以提高維持電壓；?