一种LIGBT型高压ESD保护器件制造技术

技术编号:20162940 阅读:40 留言:0更新日期:2019-01-19 00:15
本发明专利技术揭示了一种LIGBT型高压ESD保护器件,包括堆叠设置的衬底层及埋氧层,埋氧层上方覆盖有漂移层,漂移层的上端设有漏极阱与源极阱,漂移层的上端面覆盖设置有多晶硅栅极,漂移层的上端形成有掺杂区,掺杂区位于漏极阱与源极阱之间,漏极阱的上端形成有漏极重掺杂区,源极阱的上端分别形成有第一源极重掺杂区、第二源极重掺杂区以及第三源极重掺杂区,漂移层的上端面还覆盖有多个用于不同掺杂区域间隔离的场氧隔离区;漏极重掺杂区与漏极外接导线相连,掺杂区与第三源极重掺杂区导线相连,多晶硅栅极、第一源极重掺杂区以及第二源极重掺杂区导线相连接地。本发明专利技术能够显著降低器件的触发电压、提高维持电压,满足器件的ESD防护要求。

【技术实现步骤摘要】
一种LIGBT型高压ESD保护器件
本专利技术涉及一种LIGBT型高压ESD保护器件,具体而言,涉及一种PN结辅助触发的LIGBT结构的高压ESD保护器件,属于电子

技术介绍
静电阻抗器(Electro-Staticdischarge,ESD)是电子
内常用的一种电子元器件,一般而言,ESD在放电时都伴随着瞬时的高电压和强电流,而这些都会给芯片带来包括热损毁和栅氧击穿在内的诸多伤害。N-沟道横向绝缘栅双极型晶体管(Lateral-Insulated-Gate-Bipolar-Transistor,LIGBT)是另一种常用的功率器件,其与横向扩散金属氧化物半导体(LateralDiffusionMOS,LDMOS)的主要区别是将漏极的N+注入区替换为P+注入区以形成一个PNPN路径来泄放更高的ESD电流。此外,LDMOS在结构上仍然是一个MOS器件,即一种单载流子器件;而LIGBT是MOS管与寄生PNP晶体管相结合的双载流子器件,在ESD防护设计方面,LIGBT本身存在寄生的PNPNSCR结构,其开启条件和普通SCR类似,能够处理大电流能力。因此,LIGBT可作为高压ESD防护的一种优选方案。图1展示了现有技术中的带有LIGBT结构的高压ESD保护器件,尽管这类保护器件在ESD防护方面具有较强的鲁棒性,但在实际的使用过程中,这类保护器件仍然存在着诸多可供改进之处。具体而言,如果想要确保器件能够实现有效的高压ESD防护,还需要就这类LIGBT结构的高压ESD保护器件的几个关键参数进行优化:1、现有技术中LIGBT结构器件的开启触发电压Vt1太高。LIGBT是靠低掺杂的N型漂移区和P阱雪崩击穿,易造成器件管脚内部栅氧层损坏,不能够满足保护器件的ESD防护要求。所以在设计中应使得触发电压Vt1的值在满足大于电路正常工作电压VDD并小于栅氧层击穿电压BVox的前提下尽量低。2、现有技术中这类LIGBT结构的高压ESD保护器件由于存在NPN和PNP正反馈作用,维持电压Vh很低。低维持电压可以减小导通泄放ESD电流时的功耗,但是用作电源管脚的ESD防护,除了要求触发电压Vt1高于电源VDD外,维持电压Vh也同样需要高于VDD。如果维持电压Vh低于芯片VDD,就极易产生闩锁现象。所以要使设计出的ESD保护器件具有高的维持电压。3、二次击穿电流It2反映的是这类LIGBT结构的高压ESD保护器件对ESD电流进行有效泄放的能力大小,因此在对结构进行改进时应使该项数值尽可能的大,从而使器件具有更强的鲁棒性。综上所述,如何在现有技术的基础上提出一种LIGBT型高压ESD保护器件,结合现有技术中的诸多优点、克服诸多缺陷,也就成为了本领域内技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于现有技术存在上述缺陷,本专利技术提出了一种LIGBT型高压ESD保护器件,包括衬底层及埋氧层,所述埋氧层覆盖于所述衬底层上方,所述埋氧层上方覆盖设置有漂移层,所述漂移层的上端分别设置有相分离的漏极阱与源极阱,所述漂移层的上端面覆盖设置有多晶硅栅极,所述漂移层的上端形成有掺杂区,所述掺杂区位于所述漏极阱与所述源极阱之间,所述漏极阱的上端形成有漏极重掺杂区,所述源极阱的上端分别形成有第一源极重掺杂区、第二源极重掺杂区以及第三源极重掺杂区,所述漂移层的上端面还覆盖设置有多个用于不同掺杂区域间隔离的场氧隔离区;所述漏极重掺杂区与漏极外接导线相连,所述掺杂区与第三源极重掺杂区二者导线相连,所述多晶硅栅极、第一源极重掺杂区以及第二源极重掺杂区三者导线相连接地。优选地,所述衬底层为SOI硅衬底。优选地,所述掺杂区的长度可调,所述掺杂区到所述源极阱之间的距离可调。优选地,所述掺杂区的掺杂浓度与所述漏极阱的掺杂浓度相等。优选地,所述场氧隔离区包括第一场氧隔离区、第二场氧隔离区、第三场氧隔离区、第四场氧隔离区、第五场氧隔离区以及第六场氧隔离区,所述漏极重掺杂区位于所述第一场氧隔离区与第二场氧隔离区之间,所述第二场氧隔离区位于所述漏极重掺杂区与掺杂区之间,所述第三场氧隔离区位于所述掺杂区与源极阱之间,所述第四场氧隔离区位于所述第一源极重掺杂区与第二源极重掺杂区之间,所述第五场氧隔离区位于所述第二源极重掺杂区与第三源极重掺杂区,所述第三源极重掺杂区位于所述第五场氧隔离区与第六场氧隔离区之间。优选地,所述第三场氧隔离区的长度与所述掺杂区到源极阱之间的距离相同。优选地,所述源极阱靠近掺杂区一侧的上端面覆盖设置有薄栅氧化层,所述多晶硅栅极覆盖设置于所述薄栅氧化层及第三场氧隔离区的上端面。优选地,所述漏极阱的导电类型为N型,所述源极阱的导电类型为P型,所述漏极重掺杂区、掺杂区、第二源极重掺杂区以及第三源极重掺杂区四者的导电类型均为P型,所述第一源极重掺杂区的导电类型为N型。优选地,所述漏极重掺杂区、漂移层、源极阱以及第一源极重掺杂区四者共同构成PNPN结构的第一ESD电流泄放路径。优选地,所述源极阱上设置有寄生电阻,所述漏极重掺杂区、漏极阱、漂移层以及掺杂区四者共同构成一个寄生PNP晶体管,所述寄生PNP晶体管与寄生电阻串联形成第二ESD电流泄放路径。与现有技术相比,本专利技术的优点主要体现在以下几个方面:本专利技术的结构能够显著地降低器件的触发电压,满足实际使用中器件的ESD防护要求。本专利技术还在器件内部增加了可以箝拉内部电压的新寄生晶体管,实现了对正反馈机制的有效抑制,从而有效地提高了器件的维持电压,避免了闩锁现象的专利技术。同时,新寄生晶体管和电阻又形成了另一条ESD电流泄放路径,进一步增强了本专利技术的鲁棒性。本专利技术还大幅度提高了二次击穿电流的大小,不但保证了器件对ESD电流有效泄放,而且有效减小了器件的宽度、节省了芯片版图。此外,本专利技术也为同领域内的其他相关问题提供了参考,可以以此为依据进行拓展延伸,运用于同领域内其他高压ESD保护器件的技术方案中,具有十分广阔的应用前景。以下便结合实施例附图,对本专利技术的具体实施方式作进一步的详述,以使本专利技术技术方案更易于理解、掌握。附图说明图1为现有技术中LIGBT结构的高压ESD保护器件的结构示意图;图2为本专利技术的结构示意图;图3为本专利技术的等效电路图;图4为本专利技术与现有技术的TLPI-V曲线对比图;其中:101、衬底层;102、埋氧层;103、漂移层;104、漏极阱;105、源极阱;106、多晶硅栅极;107、漏极重掺杂区;108、掺杂区;109、第一源极重掺杂区;110、第二源极重掺杂区;111、第三源极重掺杂区;112、第一场氧隔离区;113、第二场氧隔离区;114、第三场氧隔离区;115、第四场氧隔离区;116、第五场氧隔离区;117、第六场氧隔离区;118、薄栅氧化层。具体实施方式如图2所示,本专利技术揭示了一种PN结辅助触发的LIGBT结构的高压ESD保护器件,包括衬底层101及埋氧层102,所述埋氧层102覆盖于所述衬底层101上方,所述埋氧层102上方覆盖设置有漂移层103,所述漂移层103的上端分别设置有相分离的漏极阱104与源极阱105,所述漂移层103的上端面覆盖设置有多晶硅栅极106,所述漂移层103的上端形成有掺杂区108,所述掺杂区108位于所述漏极阱104与所述源极阱105之间。所述漏极阱104的上端形成有漏极本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种LIGBT型高压ESD保护器件,包括衬底层(101)及埋氧层(102),所述埋氧层(102)覆盖于所述衬底层(101)上方,其特征在于:所述埋氧层(102)上方覆盖设置有漂移层(103),所述漂移层(103)的上端分别设置有相分离的漏极阱(104)与源极阱(105),所述漂移层(103)的上端面覆盖设置有多晶硅栅极(106),所述漂移层(103)的上端形成有掺杂区(108),所述掺杂区(108)位于所述漏极阱(104)与所述源极阱(105)之间,所述漏极阱(104)的上端形成有漏极重掺杂区(107),所述源极阱(105)的上端分别形成有第一源极重掺杂区(109)、第二源极重掺杂区(110)以及第三源极重掺杂区(111),所述漂移层(103)的上端面还覆盖设置有多个用于不同掺杂区域间隔离的场氧隔离区;所述漏极重掺杂区(107)与漏极外接导线相连,所述掺杂区(108)与第三源极重掺杂区(111)二者导线相连,所述多晶硅栅极(106)、第一源极重掺杂区(109)以及第二源极重掺杂区(110)三者导线相连接地。

【技术特征摘要】
1.一种LIGBT型高压ESD保护器件,包括衬底层(101)及埋氧层(102),所述埋氧层(102)覆盖于所述衬底层(101)上方,其特征在于:所述埋氧层(102)上方覆盖设置有漂移层(103),所述漂移层(103)的上端分别设置有相分离的漏极阱(104)与源极阱(105),所述漂移层(103)的上端面覆盖设置有多晶硅栅极(106),所述漂移层(103)的上端形成有掺杂区(108),所述掺杂区(108)位于所述漏极阱(104)与所述源极阱(105)之间,所述漏极阱(104)的上端形成有漏极重掺杂区(107),所述源极阱(105)的上端分别形成有第一源极重掺杂区(109)、第二源极重掺杂区(110)以及第三源极重掺杂区(111),所述漂移层(103)的上端面还覆盖设置有多个用于不同掺杂区域间隔离的场氧隔离区;所述漏极重掺杂区(107)与漏极外接导线相连,所述掺杂区(108)与第三源极重掺杂区(111)二者导线相连,所述多晶硅栅极(106)、第一源极重掺杂区(109)以及第二源极重掺杂区(110)三者导线相连接地。2.根据权利要求1所述的一种LIGBT型高压ESD保护器件,其特征在于:所述衬底层(101)为SOI硅衬底。3.根据权利要求1所述的一种LIGBT型高压ESD保护器件,其特征在于:所述掺杂区(108)的长度可调,所述掺杂区(108)到所述源极阱(105)之间的距离可调。4.根据权利要求1所述的一种LIGBT型高压ESD保护器件,其特征在于:所述掺杂区(108)的掺杂浓度与所述漏极阱(104)的掺杂浓度相等。5.根据权利要求1所述的一种LIGBT型高压ESD保护器件,其特征在于:所述场氧隔离区包括第一场氧隔离区(112)、第二场氧隔离区(113)、第三场氧隔离区(114)、第四场氧隔离区(115)、第五场氧隔离区(116)以及第六场氧隔离区(117),所述漏极重掺杂区(107)位于所述第一场氧隔离区(112)与第二场氧隔离区(113)之间,所...

【专利技术属性】
技术研发人员:田莉成建兵
申请(专利权)人:南京邮电大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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