[發(fā)明專利]用于高壓器件的靜電保護(hù)單元及其制作方法、電子裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611260448.2
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN108269800A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 谷欣明;陳捷
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H01L23/60;H01L21/71
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所 11336
• 代理人: 高偉;張建

本發(fā)明提供一種用于高壓器件的靜電保護(hù)單元及其制作方法、電子裝置。該靜電保護(hù)單元包括：半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成有第一埋層；在所述第一埋層上形成有第一外延層；在所述第一外延層中形成有多個第一阱區(qū)；在每個所述第一阱區(qū)中形成有P+摻雜區(qū)和N+摻雜區(qū)，所述P+摻雜區(qū)和N+摻雜區(qū)形成二極管元件，所述P+摻雜區(qū)用作所述二極管元件的陽極，所述N+摻雜區(qū)用作所述二極管元件的陰極；多個所述二極管元件相互串聯(lián)并且相鄰的所述二極管元件反向相接，相互串聯(lián)的所述二極管元件中的第一個所述二極管元件的陽極與電源電壓連接，最后一個所述二極管元件的陰極與地電壓連接。該靜電保護(hù)單元具有更好的ESD性能。該電子裝置具有類似的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種用于高壓器件的靜電保護(hù)單元及其制作方法、電子裝置。

背景技術(shù)

靜電放電現(xiàn)象是半導(dǎo)體器件或電路在制造、生產(chǎn)、組裝、測試、存放、搬運(yùn)等的過程中一種常見的現(xiàn)象，其所帶來的過量電荷，會在極短的時間內(nèi)經(jīng)由集成電路的I/O接腳傳入集成電路中，而破壞集成電路的內(nèi)部電路。為了解決此問題，廠商通常在內(nèi)部電路與I/O接腳之間設(shè)置一個保護(hù)電路，該保護(hù)電路必須在靜電放電的脈沖電流未到達(dá)內(nèi)部電路之前先行啟動，以迅速地消除過高的電壓，進(jìn)而減少ESD(靜電放電)現(xiàn)象所導(dǎo)致的破壞。

電源管理IC(集成電路)、驅(qū)動IC和自動IC在日常應(yīng)用中起重要作用，高壓ESD保護(hù)對于這些IC器件也越來越重要，但是這些高壓IC器件由于本身固有的靜電應(yīng)力承受能力弱而導(dǎo)致較差的靜電放電性能(ESD robustness)。電源管理IC(集成電路)、驅(qū)動IC和自動IC還發(fā)生電源電壓翻轉(zhuǎn)，因此需要為其設(shè)置專門的ESD鉗制保護(hù)結(jié)構(gòu)，因為地電壓(VSS)和電源電壓(VCC)在鉗制中總是正向?qū)ǘO管。

此外，IC中的高壓管腳還對閂鎖效應(yīng)敏感，當(dāng)IC供電進(jìn)行應(yīng)力ESD測試時，如果ESD鉗制保護(hù)器件的維持電壓低于供電電壓，則完成ESD測試后，ESD鉗制元件將一直打開，這會導(dǎo)致大電流從而使高壓IC器件損壞。

因此，有必要提出一種的用于高壓器件的靜電保護(hù)單元及其制作方法、電子裝置，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。

為了克服目前存在的問題，本發(fā)明一方面提供一種用于高壓器件的靜電保護(hù)單元，其包括：半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有第一導(dǎo)電類型；在所述半導(dǎo)體襯底上形成有第一埋層，所述第一埋層具有第二導(dǎo)電類型；在所述第一埋層上形成有第一外延層，所述第一外延層具有第二導(dǎo)電類型；在所述第一外延層中形成有多個第一阱區(qū)，所述第一阱區(qū)具有第一導(dǎo)電類型；在每個所述第一阱區(qū)中形成有P+摻雜區(qū)和N+摻雜區(qū)，所述P+摻雜區(qū)和N+摻雜區(qū)形成二極管元件，所述P+摻雜區(qū)用作所述二極管元件的陽極，所述N+摻雜區(qū)用作所述二極管元件的陰極；多個所述二極管元件相互串聯(lián)并且相鄰的所述二極管元件反向相接，相互串聯(lián)的所述二極管元件中的第一個所述二極管元件的陽極與電源電壓連接，最后一個所述二極管元件的陰極與地電壓連接。

進(jìn)一步地，在每個所述第一阱區(qū)中，在所述P+摻雜區(qū)和所述N+摻雜區(qū)之間還形成有隔離結(jié)構(gòu)，以隔離所述P+摻雜區(qū)和所述N+摻雜區(qū)。

進(jìn)一步地，在每個所述第一阱區(qū)中形成有一個P+摻雜區(qū)，在所述P+摻雜區(qū)中形成有多個所述隔離結(jié)構(gòu)和多個所述N+摻雜區(qū)，每個所述隔離結(jié)構(gòu)包圍一個所述N+摻雜區(qū)，以使所述N+摻雜區(qū)與所述P+摻雜區(qū)隔離。

進(jìn)一步地，在每個所述第一阱區(qū)中形成一個N+摻雜區(qū)，在所述N+摻雜區(qū)中形成有多個所述隔離結(jié)構(gòu)和多個P+摻雜區(qū)，每個所述隔離結(jié)構(gòu)包圍一個所述P+摻雜區(qū)，以使所述P+摻雜區(qū)與所述N+摻雜區(qū)隔離。