[實(shí)用新型]ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720256665.8
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN206685387U
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張煒;郭斌;聶衛(wèi)東
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫市晶源微電子有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11006
• 代理人: 王玉雙,李巖

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及集成電路設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，具體地說，涉及一種二極管觸發(fā)的NPN三極管的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)工藝和在其基礎(chǔ)上發(fā)展的BCD、BiCMOS工藝發(fā)展到深亞微米時(shí)代，隨著元器件集成度的不斷提高，柵氧化層越來越薄，器件尺寸越來越小，其抗靜電放電保護(hù)能力也隨之降低。

對集成電路中ESD失效的研究已經(jīng)越來越受世界各國的重視，國內(nèi)外各大集成電路設(shè)計(jì)公司和代工廠都把ESD問題提上了戰(zhàn)略高度。然而，ESD在不同工藝下的不可移植性和仿真的不準(zhǔn)確性，使得ESD防護(hù)設(shè)計(jì)變得越來越艱難。ESD防護(hù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于在芯片的內(nèi)部電路的端口集成片上加ESD防護(hù)單元，把ESD大電流旁路，使其不經(jīng)過內(nèi)部電路，并將電壓箝位在較低的水平。通過合理的ESD防護(hù)設(shè)計(jì)，可以大幅度提升IC產(chǎn)品抗ESD的能力，從而改善IC產(chǎn)品的可靠性。

目前國內(nèi)外使用最多的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)是GGNMOS、SCR、NPN。GGNMOS作為一種最基本的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)，得到了廣泛，但其器件面積大、魯棒性較弱，特別對于高壓應(yīng)用，器件面積往往使人難以接受；SCR器件面積小、魯棒性很強(qiáng)，但其本身低維持電壓、容易進(jìn)入閂鎖的特性，使其應(yīng)用條件苛刻，特別不適用于芯片上電源腳的保護(hù)。NPN管器件面積適中、魯棒性好，適用性好，受到越來越多的關(guān)注。

請參照圖1，圖1為現(xiàn)有NPN型三極管作為ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)電路原理圖。其工作過程是：當(dāng)ESD加到保護(hù)結(jié)構(gòu)兩端時(shí)，由于ESD電壓高于NPN型三極管的集電結(jié)擊穿電壓(BVcbo)，集電結(jié)發(fā)生擊穿并開始流過電流，電流從NPN管發(fā)基極B流出、經(jīng)過電阻R1流到NPN型三極管發(fā)射極E，在電阻R1上產(chǎn)生一個(gè)電壓，該電壓同時(shí)加在NPN型三極管的發(fā)射結(jié)上；只要ESD電壓稍微大于擊穿電壓、電流就會急劇增加，R1上的電壓也會急劇增加，當(dāng)R1上的電壓增大到大于NPN管發(fā)射結(jié)的導(dǎo)通電壓0.7V時(shí)，NPN型三極管開始導(dǎo)通從集電極C到發(fā)射極E的靜電瀉放通道開啟流過大電流并瀉放ESD能量。NPN型三極管開始導(dǎo)通時(shí)相應(yīng)的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)兩端的電壓就稱為觸發(fā)電壓，此觸發(fā)電壓和NPN型三極管本身的集電結(jié)擊穿電壓(BVcbo)關(guān)系緊密，其存在觸發(fā)電壓高，觸發(fā)電壓由工藝本身決定、不能靈活調(diào)整的缺陷，限制了常規(guī)NPN型三極管作為ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)的使用靈活性。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)，包含NPN型三極管，其中，所述NPN型三極管內(nèi)還包含二極管，所述二極管的陽極電性連接于所述NPN型三極管的基極，所述二極管的陰極電性連接于所述NPN型三極管的集電極。

上述的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中，所述二極管的反向擊穿電壓小于所述NPN型三極管的集電結(jié)擊穿電壓。

上述的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中，所述NPN型三極管包含：

第一場區(qū)；

第二場區(qū)，位于所述第一場區(qū)的外側(cè)；

第一有源區(qū)，形成于所述第一場區(qū)及所述第二場區(qū)之間且位于所述第一場區(qū)的一側(cè)；

第二有源區(qū)，形成于所述第一場區(qū)及所述第二場區(qū)之間且位于所述第一場區(qū)的另一側(cè)；

第一N+擴(kuò)散區(qū)，形成于所述第一有源區(qū)內(nèi)，所述第一N+擴(kuò)散區(qū)形成所述NPN型三極管的集電極的引出端；

第二N+擴(kuò)散區(qū)，形成于所述第二有源區(qū)內(nèi)，所述第二N+擴(kuò)散區(qū)電性連接于所述第一N+擴(kuò)散區(qū)形成所述二極管的陰極，所述第二N+擴(kuò)散區(qū)底部下方的所述第二有源區(qū)形成所述二極管的陽極。

上述的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中，所述NPN型三極管還包含：

P+擴(kuò)散區(qū)，形成于所述第二有源區(qū)內(nèi)，所述P+擴(kuò)散區(qū)形成所述NPN型三極管的基極的引出端；

第三N+擴(kuò)散區(qū)，形成于所述第二有源區(qū)內(nèi)，第三N+擴(kuò)散區(qū)電性接于所述P+擴(kuò)散區(qū)形成所述NPN型三極管的發(fā)射極的引出端。

上述的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中，所述第二有源區(qū)為Pbase擴(kuò)散區(qū)并且所述Pbase擴(kuò)散區(qū)形成所述NPN型三極管的基極，及/或，所述第一有源區(qū)為所述第一N+擴(kuò)散區(qū)。