[發明專利]一種柵約束NPN三極管型ESD器件及其實現方法

在審

• 申請號: 202110209885.6
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN113013158A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 朱天志;黃冠群;陳昊瑜;邵華
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

1.一種柵約束NPN三極管型ESD器件，其特征在于，所述柵約束NPN三極管型ESD器件包括：

半導體襯底(80)；

依次生成于所述半導體襯底(80)中的第一低壓N阱(60)、低壓P阱(70)以及第二低壓N阱(62)；

高濃度N型摻雜(28)置于所述第一低壓N阱(60)上部，高濃度P型摻雜(20)置于所述低壓P阱(70)上部，高濃度N型摻雜(N+)22置于所述第二低壓N阱(62)上部，所述高濃度N型摻雜(28)的左側設置淺溝道隔離層(10)，其右側為所述第一低壓N阱(60)的一部分，所述高濃度N型摻雜(22)的右側設置淺溝道隔離層(10)，其左側為所述第二低壓N阱(62)的一部分；

在所述高濃度N型摻雜(28)的上方、高濃度N型摻雜(22)的上方分別生成金屬硅化物(30)，在高濃度N型摻雜(28)右側的第一低壓N阱(60)的上方設置第一N型柵極(40)，在所述高濃度N型摻雜(22)左側的第二低壓N阱(62)的上方設置第二N型柵極(42)；

所述高濃度N型摻雜(28)上方的金屬硅化物(30)引出電極組成該柵約束NPN三極管型ESD器件的陽極，在高濃度N型摻雜(22)的上方的金屬硅化物(30)引出電極組成該該柵約束NPN三極管型ESD器件的陰極。

2.如權利要求1所述的一種柵約束NPN三極管型ESD器件，其特征在于：所述高濃度P型摻雜(20)、第一低壓N阱(60),高濃度N型摻雜(28)以及第一N型柵極(40)構成柵約束P-i-N二極管。

3.如權利要求2所述的一種柵約束NPN三極管型ESD器件，其特征在于：所述高濃度P型摻雜(20)、第二低壓N阱(62),高濃度N型摻雜(22)以及第二N型柵極(42)構成柵約束P-i-N二極管。

4.如權利要求3所述的一種柵約束NPN三極管型ESD器件，其特征在于：所述柵約束NPN三極管型ESD器件為將該柵約束P-i-N二極管以所述高濃度P型摻雜(20)為中軸線左右對稱折疊而構成。

5.如權利要求4所述的一種柵約束NPN三極管型ESD器件，其特征在于：所述高濃度N型摻雜(28)與所述高濃度N型摻雜(22)的寬度相等，即所述高濃度N型摻雜(28)的寬度W1＝所述高濃度N型摻雜(22)的寬度W2。

6.如權利要求5所述的一種柵約束NPN三極管型ESD器件，其特征在于：所述高濃度N型摻雜(28)和所述高濃度P型摻雜(20)之間的寬度與所述高濃度N型摻雜(22)和所述高濃度P型摻雜(20)之間的寬度相等。

7.如權利要求6所述的一種柵約束NPN三極管型ESD器件，其特征在于：所述柵約束NPN三極管型ESD器件回滯效應的觸發電壓由所述柵約束P-i-N二極管P、N兩極之間的距離即柵長Lg決定，Lg取值范圍為0.1～0.6um。

8.如權利要求7所述的一種柵約束NPN三極管型ESD器件，其特征在于：所述柵約束NPN三極管型ESD器件回滯效應的維持電壓由所述高濃度P型摻雜(20)的寬度W3決定，W3取值范圍為0.2～2um。

9.一種柵約束NPN三極管型ESD器件的實現方法，其特征在于，所述方法將現有柵約束硅控整流器中高濃度P型摻雜(20)右側的所有結構全部去除，只保留所述高濃度P型摻雜(20)和左側的高濃度N型摻雜(28)以及覆蓋高濃度P型摻雜(20)和高濃度N型摻雜(28)之間第一低壓N阱(60)上方的第一N型柵極(40)，以構成柵約束P-i-N二極管，然后將該柵約束P-i-N二極管以所述高濃度P型摻雜(20)為中軸線左右對稱重折疊而構成所述柵約束NPN三極管型ESD器件。

10.如權利要求9所述的一種柵約束NPN三極管型ESD器件的實現方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟S1，提供一半導體襯底(80)；

步驟S2，依次于該半導體襯底(80)中生成第一低壓N阱(60)、低壓P阱(70)以及第二低壓N阱(62)；

步驟S3，將高濃度N型摻雜(28)置于所述第一低壓N阱(60)上部，高濃度P型摻雜(20)置于所述低壓P阱(70)上部，高濃度N型摻雜(N+)22置于所述第二低壓N阱(62)上部，所述高濃度N型摻雜(28)的左側設置淺溝道隔離層(10)，其右側為所述第一低壓N阱(60)的一部分，所述高濃度N型摻雜(22)的右側設置淺溝道隔離層(10)，其左側為所述第二低壓N阱(62)的一部分；

步驟S4，在所述高濃度N型摻雜(28)的上方、高濃度N型摻雜(22)的上方分別生成金屬硅化物(30)，在高濃度N型摻雜(28)右側的第一低壓N阱(60)的上方設置第一N型柵極(40)，在所述高濃度N型摻雜(22)左側的第二低壓N阱(62)的上方設置第二N型柵極(42)；

步驟S5，將所述高濃度N型摻雜(28)上方的金屬硅化物(30)引出電極組成該柵約束NPN三極管型ESD器件的陽極，將所述高濃度N型摻雜(22)上方的金屬硅化物(30)引出電極組成該柵約束NPN三極管型ESD器件的陰極。