[實(shí)用新型]一種具有源端內(nèi)嵌叉指NMOS的LDMOS-SCR器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201521063335.4
• 申請日: 2015-12-17
• 公開（公告）號: CN205211752U
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁海蓮;馬藝珂;顧曉峰;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;H01L27/06;H01L29/06;H01L29/423;H01L23/60
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路的靜電放電保護(hù)領(lǐng)域，涉及一種ESD保護(hù)器件，具體涉及一種具有源端內(nèi)嵌叉指 NMOS的LDMOS-SCR的ESD保護(hù)器件，可用于提高片上IC的ESD保護(hù)的可靠性。

背景技術(shù)

ESD(electrostaticdischarge)是影響當(dāng)今IC可靠性的重要因素之一。ESD對IC造成的電路功能紊亂或 柵氧擊穿損壞已引起業(yè)內(nèi)人員的廣泛關(guān)注。ESD在IC中造成的損壞現(xiàn)象主要表現(xiàn)在以下幾個方面：在半 導(dǎo)體器件中因ESD造成介質(zhì)擊穿，導(dǎo)致氧化物薄膜發(fā)生破裂；在IC中因EOS(electricaloverstress)或ESD 引起內(nèi)部電路局部過熱，導(dǎo)致金屬導(dǎo)線熔化；在ESD防護(hù)器件中，因寄生的PNPN結(jié)構(gòu)電壓鉗制能力低， 導(dǎo)致IC產(chǎn)生閂鎖效應(yīng)；或者因ESD使IC內(nèi)部的器件結(jié)構(gòu)存在隱性缺陷，IC雖不立即失效但會引起斷續(xù) 的故障以及長期可靠性問題，所以這種損傷非常微弱，不易發(fā)現(xiàn)，有潛在損傷的風(fēng)險(xiǎn)。IC工業(yè)因ESD導(dǎo) 致的國民經(jīng)濟(jì)損失是一個非常嚴(yán)重的問題。

近年來，因?yàn)長DMOS器件具有結(jié)構(gòu)簡單、耐高壓、工藝成本低等特點(diǎn)，常用作高壓ESD保護(hù)器件。 然而，實(shí)踐證明，LDMOS器件的ESD保護(hù)性能較差，ESD魯棒性較弱，達(dá)不到國際電工委員會規(guī)定的電 子產(chǎn)品要求人體模型不低于2000V的靜電防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)(IEC6000-4-2)。SCR因具有較高的ESD電流魯棒性被 認(rèn)為是ESD保護(hù)效率較高的器件之一，但是其維持電壓相對較低，難以滿足被保護(hù)IC對ESD保護(hù)器件的 諸多要求。與傳統(tǒng)的LDMOS器件相比，LDMOS-SCR器件在ESD應(yīng)力作用下，因具有內(nèi)部寄生的SCR 結(jié)構(gòu)，具有很高的電流泄放能力，但維持電壓較低，開啟速度較慢。本發(fā)明提供了一種具有源端內(nèi)嵌叉指 NMOS的LDMOS-SCR器件的ESD防護(hù)技術(shù)方案，該器件可在SCR路徑開啟之前，通過增強(qiáng)器件源端的 電容耦合效應(yīng)，一方面提高器件的觸發(fā)電流，降低器件的觸發(fā)電壓，提高器件的開啟速度，增強(qiáng)器件的ESD 魯棒性；另一方面，可在源端內(nèi)嵌叉指NMOS延長器件的電流導(dǎo)通路徑，增大LDMOS-SCR的導(dǎo)通電阻， 提高器件維持電壓的前提下，因內(nèi)嵌叉指NMOS的阻容耦合效應(yīng)，提高了器件內(nèi)部電流導(dǎo)通均性性，避免 削弱器件的ESD魯棒性。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有SCR結(jié)構(gòu)的ESD保護(hù)器件普遍存在維持電壓過低、抗閂鎖能力不足等問題，本發(fā)明實(shí)例設(shè) 計(jì)了一種具有源端內(nèi)嵌叉指NMOS的LDMOS-SCR器件，既充分利用了SCR器件強(qiáng)魯棒性的特點(diǎn)，又利 用了器件源端增加的N+注入?yún)^(qū)、多晶硅柵和薄柵氧化層形成的阻容耦合效應(yīng)，以提高ESD防護(hù)設(shè)計(jì)方案 的維持電壓、增強(qiáng)器件的ESD魯棒性。該設(shè)計(jì)器件在ESD脈沖作用下，可通過綜合權(quán)衡及合理控制NMOS 的溝道長度及相關(guān)版圖參數(shù)，可得到低觸發(fā)電壓、高維持電壓、強(qiáng)ESD魯棒性的可適用于IC電路的ESD 保護(hù)器件。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種具有源端內(nèi)嵌叉指NMOS的LDMOS-SCR器件，其包括LDMOS-SCR結(jié)構(gòu)的ESD電流泄放路徑 和源端內(nèi)嵌叉指NMOS的阻容耦合電流泄放路徑，以提高器件的電流導(dǎo)通均勻性和開啟速度，增強(qiáng)器件的 ESD魯棒性，提高維持電壓，其特征在于：主要由P襯底、P外延、P阱、N阱、第一N+注入?yún)^(qū)、第二 N+注入?yún)^(qū)、第一P+注入?yún)^(qū)、第三N+注入?yún)^(qū)、第四N+注入?yún)^(qū)、第二P+注入?yún)^(qū)、第五N+注入?yún)^(qū)、第一場 氧隔離區(qū)、第二場氧隔離區(qū)、第三場氧隔離區(qū)、第四場氧隔離區(qū)、第一多晶硅柵、第二多晶硅柵、第三多 晶硅柵、第一薄柵氧化層、第二薄柵氧化層和第三薄柵氧化層構(gòu)成；

所述P外延在所述P襯底的表面區(qū)域；

在所述P外延的表面區(qū)域從左到右依次設(shè)有所述P阱和所述N阱，所述P阱的左側(cè)邊緣與所述P外 延的左側(cè)邊緣相連，所述P阱的右側(cè)與所述N阱的左側(cè)相連，所述N阱的右側(cè)與所述P外延的右側(cè)邊緣 相連；

在所述P阱的表面區(qū)域從左到右依次設(shè)有所述第一場氧隔離區(qū)、所述第一N+注入?yún)^(qū)、所述第一多晶 硅柵、所述第一薄柵氧化層、所述第二N+注入?yún)^(qū)、所述第一P+注入?yún)^(qū)、所述第三N+注入?yún)^(qū)、所述第二 多晶硅柵、所述第二薄柵氧化層和所述第四N+注入?yún)^(qū)，所述第一多晶硅柵在所述第一薄柵氧化層的上方， 所述第二多晶硅柵在所述第二薄柵氧化層的上方；