[實(shí)用新型]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?zhí)枺?/td>: 201220699713.8
• 申請日: 2012-12-18
• 公開（公告）號: CN203071073U
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁海蓮;顧曉峰;董樹榮;丁盛
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 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)，第一場氧隔離區(qū)(111)、第二場氧隔離區(qū)(112)、第三場氧隔離區(qū)(113)、第四場氧隔離區(qū)(114)、第五場氧隔離區(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的第一金屬層(218)、第二金屬層(224)相連接，金屬層1的所述第一金屬層(218)、所述第二金屬層(224)與金屬層2的第三金屬層(225)相連接，并從金屬層2的所述所述第三金屬層(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的第四金屬層(223)相連接，并從金屬層1的所述第四金屬層(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的第五金屬層(219)、第六金屬層(220)相連接，金屬層1的所述第五金屬層(219)、所述第六金屬層(220)與金屬層2的第七金屬層(221)相連接，并從金屬層2的所述第七金屬層(221)引出一電極(222)，用作器件的陽極；?

當(dāng)器件所述陽極接高壓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，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：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脈沖來臨時(shí)及時(shí)開啟。?