一種雙向耐高壓的esd保護(hù)器件結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種雙向耐高壓的ESD保護(hù)器件結(jié)構(gòu)，該ESD保護(hù)器件包括襯底，還包括閉合的NWELL環(huán)和一整塊DNWELL，閉合的NWELL環(huán)底部與DNWELL相連，將襯底表面的部分區(qū)域隔離出來(lái)，形成獨(dú)立區(qū)域；在獨(dú)立區(qū)域上進(jìn)行第一高濃度P型注入，形成三極管PNP的發(fā)射極；在閉合的NWELL環(huán)上進(jìn)行第二高濃度P型注入，形成PN結(jié)；在襯底進(jìn)行第三高濃度P型注入，形成三極管PNP的集電極。施加在該ESD保護(hù)器件兩端的電壓遠(yuǎn)高于工作電壓并且所施加在兩端的電壓方向相互變化時(shí)，該ESD保護(hù)器件不會(huì)發(fā)生漏電現(xiàn)象，本發(fā)明解決了該漏電難題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種雙向耐高壓的ESD保護(hù)器件結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高壓芯片設(shè)計(jì)中特殊ESD保護(hù)器件結(jié)構(gòu)，尤其是一種雙向耐高壓的ESD保護(hù)器件結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路是現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)，集成電路在使用、運(yùn)輸過(guò)程中，很容易將外界的靜電通過(guò)引腳傳遞到芯片內(nèi)部，如果沒(méi)有預(yù)防措施，芯片內(nèi)部就會(huì)被傳遞進(jìn)來(lái)的靜電損壞，導(dǎo)致功能失效，因此，在芯片設(shè)計(jì)時(shí)，在芯片內(nèi)部的端口上，設(shè)計(jì)ESD保護(hù)器件結(jié)構(gòu)十分必要。
[0003]ESD保護(hù)器件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理是:既要保證對(duì)芯片正常工作沒(méi)有影響，又要保證在外界靜電到來(lái)時(shí)的快速響應(yīng)，及時(shí)把靜電放掉，通常是利用工作電壓遠(yuǎn)低于靜電產(chǎn)生的電壓這一點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)。但是如果當(dāng)芯片的工作電壓本身就較高時(shí)，ESD保護(hù)器件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就變得十分的困難，此時(shí)，通常采用的辦法就是使器件整體的觸發(fā)電壓和保持電壓一起升高，采用與普通ESD保護(hù)器件類(lèi)似的結(jié)構(gòu)即可。但是，現(xiàn)在很多的接口電路，端口的工作電壓不僅有正向的高壓，還有負(fù)向的高壓，因此還要保證施加負(fù)向的高壓時(shí)，也要可以正常工作，也就是說(shuō)，不僅要設(shè)計(jì)出高壓ESD保護(hù)器件，并且施加在該ESD保護(hù)器件兩端的高壓對(duì)調(diào)時(shí)，仍然滿(mǎn)足芯片對(duì)ESD保護(hù)器件的要求。在這樣的情況下，幾乎絕大部分的ESD保護(hù)器件結(jié)構(gòu)都會(huì)對(duì)芯片的功能產(chǎn)生影響。通常情況下，施加在ESD保護(hù)器件兩端的電壓遠(yuǎn)高于工作電壓并且所施加在兩端的電壓方向可以相互變化時(shí)，兩種施加的電壓方向中總有一種電壓方向會(huì)使得ESD保護(hù)器件發(fā)生漏電現(xiàn)象，針對(duì)上述問(wèn)題，在現(xiàn)代CMOS集成電路工藝基礎(chǔ)上，對(duì)這種特殊集成電路的工作原理和ESD保護(hù)器件的工作原理進(jìn)行了深入的研究，與現(xiàn)代CMOS集成電路制造工藝相結(jié)合，提出了一種雙向耐高壓的ESD保護(hù)器件結(jié)構(gòu)，從而解決了雙向高壓端口這種特殊情況下的ESD設(shè)計(jì)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供一種雙向耐高壓的ESD保護(hù)器件結(jié)構(gòu)，施加在該ESD保護(hù)器件兩端的電壓遠(yuǎn)高于工作電壓并且所施加在兩端的電壓方向相互變化時(shí)，該ESD保護(hù)器件不會(huì)發(fā)生漏電現(xiàn)象，從而解決了該漏電難題。
[0005 ]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明一種雙向耐高壓的ESD保護(hù)器件結(jié)構(gòu)，該ESD保護(hù)器件包括襯底，還包括閉合的NWELL環(huán)和一整塊DNWELL，閉合的NWELL環(huán)底部與DNWELL相連，將襯底表面的部分區(qū)域隔離出來(lái)，形成獨(dú)立區(qū)域；在獨(dú)立區(qū)域上進(jìn)行第一高濃度P型注入，形成三極管PNP的發(fā)射極;在閉合的NWELL環(huán)上進(jìn)行第二高濃度P型注入，形成PN結(jié);在襯底進(jìn)行第三高濃度P型注入，形成三極管PNP的集電極。
[0007]進(jìn)一步地，閉合的NWELL環(huán)底部與DNWELL相互連接，共同構(gòu)成了三極管PNP的基極；
[0008]進(jìn)一步地，第一高濃度P型注入、第二高濃度P型注入與第三高濃度P型注入這三次不同注入之間由場(chǎng)區(qū)氧化層隔開(kāi)。
[0009]進(jìn)一步地，ESD保護(hù)器件的平面結(jié)構(gòu)是多根指狀結(jié)構(gòu)。
[0010]本發(fā)明的有益效果:在獨(dú)立區(qū)域上進(jìn)行第一高濃度P型注入后與DNWELL形成的PN結(jié)可以承受來(lái)自器件兩端正向的高壓；在襯底上進(jìn)行第三高濃度P型注入后與DNWELL形成的PN結(jié)可以承受來(lái)自器件兩端負(fù)向的高壓;且當(dāng)遇到外界靜電電壓時(shí)，在閉合的NWELL環(huán)上進(jìn)行第二高濃度P型注入后所形成的PN結(jié)可以及時(shí)形成基極電流，觸發(fā)三極管PNP導(dǎo)通，釋放靜電。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明一種雙向耐高壓的ESD保護(hù)器件結(jié)構(gòu)圖；
[0012]圖2為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的雙向耐高壓ESD保護(hù)器件結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖3為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的雙向耐高壓ESD保護(hù)器件平面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明所列舉的實(shí)施例，只是用于幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明思想的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0016]本發(fā)明提出了一種雙向耐高壓ESD保護(hù)器件結(jié)構(gòu)如圖1所示，為了雙向耐高壓，必須有兩部分相互獨(dú)立的低濃度P型區(qū)域，而芯片上面低濃度的P型區(qū)域就只有襯底(4)，所以必須把襯底(4)表面的部分區(qū)域隔離出來(lái)，如果將NWELL做成閉合的環(huán)形，并且環(huán)形的底部與一整塊DNWELL (3)相連，這樣原本屬于襯底(4)表面的部分區(qū)域(8)就被封閉的NWELL環(huán)
(2)和DNWELL(3)完全的隔離了出來(lái)，即閉合的NWELL環(huán)(2)底部與DNWELL(3)相連(利用閉合的NWELL環(huán)和DNWELL相結(jié)合的技術(shù))，使得襯底(4)表面的部分區(qū)域被隔離出來(lái)，形成獨(dú)立區(qū)域(8);在該獨(dú)立區(qū)域(8)上進(jìn)行第一高濃度P型注入(5)，形成三極管PNP的發(fā)射極(5);在閉合的NWELL環(huán)(2)上進(jìn)行第二高濃度P型注入(6)，形成PN結(jié)，該P(yáng)N結(jié)在ESD電壓觸發(fā)時(shí)提供基極電流，使三極管PNP導(dǎo)通，有效的起到靜電釋放的作用；閉合的NWELL環(huán)⑵底部與DNWELL
(3)相互連接，共同構(gòu)成了三極管PNP的基極，在襯底(4)進(jìn)行第三高濃度P型注入(7)，作為PNP三極管的集電極(7);不同注入(5)(6)(7)之間由場(chǎng)區(qū)氧化層(I)隔開(kāi)。
[0017]圖2是本發(fā)明在具體實(shí)施中的雙向耐高壓ESD保護(hù)器件結(jié)構(gòu)圖，圖3是圖2中雙向耐高壓ESD保護(hù)器件的平面圖，利用多根指狀設(shè)計(jì)，保證了釋放電流的均勻性。本發(fā)明應(yīng)用在此實(shí)例中，施加在該ESD保護(hù)器件兩端的電壓遠(yuǎn)高于工作電壓并且所施加兩端電壓方向相互變化時(shí)，該ESD保護(hù)器件不會(huì)發(fā)生漏電現(xiàn)象，并且ESD保護(hù)能力可達(dá)到HBM 8000V以上，現(xiàn)已經(jīng)過(guò)多次被采用并證實(shí)其具備以上優(yōu)異的性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙向耐高壓的ESD保護(hù)器件結(jié)構(gòu)，所述ESD保護(hù)器件包括襯底(4)，其特征在于:還包括閉合的NWELL環(huán)(2)和一整塊DNWELL (3 )，所述閉合的NWELL環(huán)(2)底部與所述DNWELL(3)相連，將所述襯底(4)表面的部分區(qū)域隔離出來(lái)，形成獨(dú)立區(qū)域(8);在所述獨(dú)立區(qū)域(8)上進(jìn)行第一高濃度P型注入(5)，形成三極管PNP的發(fā)射極;在所述閉合的NWELL環(huán)(2)上進(jìn)行第二高濃度P型注入(6)，形成PN結(jié);在所述襯底(4)進(jìn)行第三高濃度P型注入(7)，形成三極管PNP的集電極(7)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向耐高壓的ESD保護(hù)器件結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述閉合的NWELL環(huán)(2)底部與DNWELL (3)相互連接，共同構(gòu)成了三極管PNP的基極。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向耐高壓的ESD保護(hù)器件結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一高濃度P型注入(5)、所述第二高濃度P型注入(6)與所述第三高濃度P型注入(7)這三次不同注入之間由場(chǎng)區(qū)氧化層(I)隔開(kāi)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向耐高壓的ESD保護(hù)器件結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述ESD保護(hù)器件的平面結(jié)構(gòu)是多根指狀結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H01L27/02GK106024779SQ201610556495
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月14日
【發(fā)明人】李博
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所