[發明專利]靜電放電保護結構

有效

• 申請號: 201310193679.6
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN104183593B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 甘正浩
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體領域，特別涉及一種靜電放電保護結構。

背景技術

隨著半導體芯片的運用越來越廣泛，半導體芯片所涉及到的靜電損傷也越來越廣泛。現在有很多種靜電放電保護結構的設計和應用，通常包括：柵接地的N型場效應晶體管（Gate Grounded NMOS，GGNMOS）保護電路、二極管保護電路、可控硅（Silicon Controlled Rectifier，SCR）保護電路等。

其中，柵接地的N型場效應晶體管（Gate Grounded NMOS，GGNMOS）保護電路的電路圖如圖1所示，所述多個柵接地的N型場效應晶體管10位于外部電路11和芯片內部電路12之間，且所述柵接地的N型場效應晶體管10的漏極分別與外部電路11和芯片內部電路12相連接，外部電路11產生的靜電電流通過所述柵接地的N型場效應晶體管10流向地，外部電路11的靜電電壓較低，不會使得所述芯片內部電路12受到的電壓太高，所述芯片內部電路12不會被高電壓損毀。

所述柵接地的N型場效應晶體管的結構如圖2所示，由于所述晶體管為N型場效應晶體管，所述柵接地的N型場效應晶體管的源極22、漏極21為N型，所述襯底20為P型，所述漏極21、襯底20、源極22形成一個寄生的NPN三極管24，所述源極22為寄生三極管24的發射極，所述漏極21為寄生三極管24的集電極，所述襯底20為寄生三極管24的基區，其中，所述源極22、襯底20、柵極23接地。由于外部電路的靜電電壓使得所述柵接地的N型場效應晶體管的漏極電壓不斷上升，當所述漏極電壓高于漏極21、襯底20兩者之間的PN結的擊穿電壓時，從漏極21到襯底20將產生一個較大的擊穿電流。由于所述襯底20接地，所述擊穿電流也將流向地，但由于從漏極21邊緣的襯底20到接地的襯底20之間會有部分寄生電阻25，所述擊穿電流在該寄生電阻25上流過會產生電勢差，使得源極22與襯底20靠近源漏極的部分存在電勢差，從而使得源極22、襯底20、漏極21所形成的NPN三極管24開啟，形成漏極電流，將漏極21的積累的靜電電荷從源極22流走。且三極管具有電流放大作用，可以提高漏極電流的泄放能力，從而使得漏極電壓可以很快地下降，保護芯片內部電路不被靜電電壓損毀。

由于靜電電流通常很大，現有技術中通常將多個GGNMOS晶體管并聯在一起作為靜電放電保護結構以提高靜電放電能力。但是出于版圖設計考慮，現有的接地的連接區通常統一位于GGNMOS晶體管的最外側，使得現有技術中的不同位置的GGNMOS晶體管對應的寄生電阻各不相同，使得源極與襯底靠近源漏極部分的電勢差也各不相同，所述源極、襯底、漏極所形成的寄生NPN三極管不會同時開啟，使得現有的靜電放電保護結構中多個GGNMOS晶體管的導通均勻性較差。當其中部分GGNMOS晶體管導通后，其他的就不容易導通，會嚴重影響靜電放電保護結構的能力，可能會導致放電電流過高而燒毀，且如果只有部分GGNMOS晶體管被導通，那么未導通GGNMOS晶體管就無法起到保護作用，減低了靜電保護的能力。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種靜電放電保護結構，可以提高靜電放電保護結構的導通均勻性和響應速度，提高靜電保護能力。

為解決上述問題，本發明提供一種靜電放電保護結構，包括：半導體襯底；位于所述半導體襯底表面并列設置的若干NMOS晶體管，位于所述半導體襯底內的第一連接區和第一N型阱區，所述第一N型阱區位于所述第一連接區和NMOS晶體管之間；所述第一N型阱區、NMOS晶體管的漏極與靜電放電輸入端相連接，所述NMOS晶體管的源極與接地端相連接，所述第一連接區與NMOS晶體管的柵極相連接。

可選的，還包括第二N型阱區，所述第二N型阱區位于相鄰的NMOS晶體管之間。

可選的，所述第二N型阱區位于兩個相鄰NMOS晶體管的源極之間。

可選的，還包括，位于兩個相鄰NMOS晶體管的源極之間的兩個第二N型阱區和位于所述兩個第二N型阱區之間的第二連接區。

可選的，每兩個NMOS晶體管之間具有第二N型阱區。

可選的，所述第一N型阱區和第二N型阱區的摻雜深度、摻雜濃度相同。

可選的，還包括，位于所述半導體襯底內的P型阱區，所述NMOS晶體管的源極和漏極位于所述P型阱區內。

可選的，所述P型阱區和第一連接區的摻雜深度、摻雜濃度相同。

可選的，還包括：位于所述N型阱區內的第一N型重摻雜區，所述第一N型重摻雜區的摻雜濃度大于N型阱區的摻雜濃度。