集成有静电保护电路的功率晶体管阵列结构制造技术

本发明专利技术公开了一种集成有静电保护电路的功率晶体管阵列结构，通过对功率晶体管的单元结构一的漏区的部分区域段替换层P+区能够实现由SCR形成的静电保护电路的嵌入，SCR的栅极和单元结构一的栅极不相连接，且SCR的栅极和单元结构一的源极连接；本发明专利技术能在不影响功率晶体管阵列的性能和不改变工艺的前提下提高功率晶体管阵列的静电保护能力，能有效降低可控硅晶闸管的误触发现象，从而能扩大功率晶体管阵列的安全工作范围。同时本发明专利技术通过将SCR的栅极结构设置为向漏区侧凹陷并在源区侧的体区中注入P+区，能够进一步的降低可控硅晶闸管的误触发现象以及扩大功率晶体管阵列的安全工作范围。

【技术实现步骤摘要】
集成有静电保护电路的功率晶体管阵列结构
本专利技术涉及一种半导体集成电路，特别是涉及一种集成有静电保护电路的功率晶体管阵列结构。
技术介绍
功率晶体管在高压集成电路中常常被用作驱动较大电流的输出驱动管，现有功率驱动管一般都是以阵列形式出现。如图1A所示，是现有功率晶体管阵列版图结构示意图；图1B是沿图1A的A’A位置处的单元结构的剖面结构示意图；在硅衬底1上形成有深N阱（DNW）2，整个功率晶体管阵列形成于所述深N阱2中，所述功率晶体管的单元结构一为NLDMOS器件结构，包括：P型体区3，所述P型体区3形成于所述深N阱2中。N阱4，所述N阱4形成于所述深N阱2中并和所述P型体区3相隔一段距离。漏区8b，由形成于所述N阱4中的N+区组成；在所述漏区8b和所述P型体区3之间形成有场氧层5，所述漏区8b和所述场氧层5自对准。源区8a，由形成于所述P型体区3中的N+区组成。体区引出区9a，由形成于所述P型体区3中的P+区组成。栅极结构，由形成于所述硅衬底1表面的栅介质层6以及多晶硅栅7组成；较佳为，所述栅介质层6为栅氧化层，在所述多晶硅栅7的侧面形成有侧墙。所述栅极结构覆盖部分所述P型体区3，被所述栅极结构所覆盖的所述P型体区3表面用于形成沟道；所述栅极结构的第一侧和所述源区8a自对准，所述栅极结构的第二侧向所述漏区8b方向延伸并延伸到所述漏区8b和所述P型体区3之间的所述场氧层5表面上。所述源区8a、所述体区引出区9a侧面相接触并分别通过接触孔10和作为源极11a的顶层金属连接；所述漏区8b通过接触孔10和作为漏极11c的顶层金属连接；所述多晶硅栅7通过接触孔10和作为第一栅极11b的顶层金属连接。在俯视面上，各所述单元结构一的所述P型体区3、所述源区8a、所述体区引出区9a、所述栅极结构、所述N阱4和所述漏区8b都呈互相平行的条形结构，两个相邻的所述单元结构一共用一个所述P型体区3、所述源区8a、所述体区引出区9a，两个相邻的所述单元结构一共用一个所述N阱4和所述漏区8b。现有技术中，对作为输出管的功率晶体管有静电保护能力的要求，一般功率晶体管采用自保护，无需额外增加静电保护结构，以有效减小芯片面积。但用于驱动大电流的功率晶体管阵列采用自保护是无法满足静电保护要求的，需要通过专门的静电保护技术以提供至少2KV人体放电模式（HBM）能力。目前业界通过将可控硅晶闸管(SCR)嵌入输出功率晶体管阵列中，从而在不明显增加版图面积的情况下有效提高功率晶体管静电保护能力。尽管嵌入SCR可以有效地提高输出功率晶体管阵列的静电保护能力，但在功率晶体管阵列正常工作时避免SCR误触发将是这一设计的技术难点，越是高压大电流的情况，SCR就越容易触发，因此SCR的嵌入会使功率晶体管阵列的安全工作范围(SOA)减小。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种集成有静电保护电路的功率晶体管阵列结构，能在不影响功率晶体管阵列的性能和不改变工艺的前提下提高功率晶体管阵列的静电保护能力，扩大功率晶体管阵列的安全工作范围。为解决上述技术问题，本专利技术提供的集成有静电保护电路的功率晶体管阵列结构形成于深N阱中，深N阱形成在硅衬底上，所述功率晶体管的单元结构一包括：P型体区，所述P型体区形成于所述深N阱中。N阱，所述N阱形成于所述深N阱中并和所述P型体区相隔一段距离。漏区，由形成于所述N阱中的N+区组成；在所述漏区和所述P型体区之间形成有场氧层，所述漏区和所述场氧层自对准。源区，由形成于所述P型体区中的N+区组成。体区引出区，由形成于所述P型体区中的P+区组成。栅极结构，由形成于所述硅衬底表面的栅介质层以及多晶硅栅组成，所述栅极结构覆盖部分所述P型体区，被所述栅极结构所覆盖的所述P型体区表面用于形成沟道；所述栅极结构的第一侧和所述源区自对准，所述栅极结构的第二侧向所述漏区方向延伸并延伸到所述漏区和所述P型体区之间的所述场氧层表面上。所述源区、所述体区引出区侧面相接触并分别通过接触孔和作为源极的顶层金属连接；所述漏区通过接触孔和作为漏极的顶层金属连接；所述多晶硅栅通过接触孔和作为第一栅极的顶层金属连接。在俯视面上，各所述单元结构一的所述P型体区、所述源区、所述体区引出区、所述栅极结构、所述N阱和所述漏区都呈互相平行的条形结构，两个相邻的所述单元结构一共用一个所述P型体区、所述源区、所述体区引出区，两个相邻的所述单元结构一共用一个所述N阱和所述漏区。所述静电保护电路为由形成于所述功率晶体管阵列的可控硅晶闸管组成，所述静电保护电路的单元结构二由所述功率晶体管的单元结构一做如下变换得到：将所述单元结构一的呈条形结构的所述漏区的一段或多段区域中的N+区替换成P+区组成所述单元结构二的漏区，令所述单元结构二的漏区中的P+区为漏区P+区，所述漏区P+区域也通过接触孔和作为所述漏极的顶层金属连接。由所述单元结构二的源区、P型体区、深N阱、N阱和所述漏区P+区组成NPNP结构的可控硅晶闸管；所述单元结构二的所述源区、所述体区引出区也分别通过接触孔和作为所述源极的顶层金属连接；所述单元结构二的所述多晶硅栅通过接触孔和作为第二栅极的顶层金属连接；所述第一栅极和所述第二栅极不相连接，且所述第二栅极和所述源极连接。在俯视面上，所述单元结构二为一个以上，两个相邻的所述单元结构二共用一个所述P型体区、所述源区、所述体区引出区，两个相邻的所述单元结构二共用一个所述N阱和所述漏区；和所述单元结构一相邻接的所述单元结构二和其邻接的所述单元结构一共用一个所述P型体区、所述源区、所述体区引出区。进一步的改进是，所述单元结构二的所述栅极结构包括如下特征：在俯视面上，和所述单元结构二的所述漏区P+区相邻的所述栅极结构包括多个向所述漏区侧凹陷的结构，凹陷结构之外的所述栅极结构为直线结构，所述栅极结构的凹陷结构的第一侧将其底部的所述P型体区围成一梯形结构，在所述梯形结构形成有P+区，令该P+区为源区P+区，所述源区P+区和所述源区侧面接触并通过接触孔和作为所述源极的顶层金属连接。进一步的改进是，所述静电保护电路位于所述功率晶体管阵列中央区域，各所述单元结构二从所述功率晶体管阵列的最中间位置往两侧排列。进一步的改进是，所述单元结构二的所述漏区P+区位于所述漏区的中央区域。进一步的改进是，所述单元结构二的所述漏区P+区等间隔排列于所述漏区中。本专利技术通过对功率晶体管阵列的单元结构进行局部改变就能嵌入具有静电保护能力的可控硅晶闸管，能在不影响功率晶体管阵列的性能和不改变工艺的前提下提高功率晶体管阵列的静电保护能力；同时通过对可控硅晶闸管的栅极结构的设置，能有效降低可控硅晶闸管的误触发现象，从而能扩大功率晶体管阵列的安全工作范围。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1A是现有功率晶体管阵列版图结构示意图；图1B是沿图1A的A’A位置处的单元结构的剖面结构示意图；图2A是本专利技术实施例一功率晶体管阵列版图结构示意图；图2B是沿图2A的B’B位置处的单元结构的剖面结构示意图；图3A是本专利技术实施例二功率晶体管阵列版图结构示意图；图3B是沿图3A的C’C位置处的单元结构的剖面结构示意图。具体实施方式如图2A所示，是本专利技术实施例一功率晶体管阵列版图结构示意图；如图2B所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成有静电保护电路的功率晶体管阵列结构，其特征在于：在硅衬底上形成有深N阱，整个功率晶体管阵列形成于所述深N阱中，所述功率晶体管的单元结构一包括：P型体区，所述P型体区形成于所述深N阱中；N阱，所述N阱形成于所述深N阱中并和所述P型体区相隔一段距离；漏区，由形成于所述N阱中的N+区组成；在所述漏区和所述P型体区之间形成有场氧层，所述漏区和所述场氧层自对准；源区，由形成于所述P型体区中的N+区组成；体区引出区，由形成于所述P型体区中的P+区组成；栅极结构，由形成于所述硅衬底表面的栅介质层以及多晶硅栅组成，所述栅极结构覆盖部分所述P型体区，被所述栅极结构所覆盖的所述P型体区表面用于形成沟道；所述栅极结构的第一侧和所述源区自对准，所述栅极结构的第二侧向所述漏区方向延伸并延伸到所述漏区和所述P型体区之间的所述场氧层表面上；所述源区、所述体区引出区侧面相接触并分别通过接触孔和作为源极的顶层金属连接；所述漏区通过接触孔和作为漏极的顶层金属连接；所述多晶硅栅通过接触孔和作为第一栅极的顶层金属连接；在俯视面上，各所述单元结构一的所述P型体区、所述源区、所述体区引出区、所述栅极结构、所述N阱和所述漏区都呈互相平行的条形结构，两个相邻的所述单元结构一共用一个所述P型体区、所述源区、所述体区引出区，两个相邻的所述单元结构一共用一个所述N阱和所述漏区；所述静电保护电路为由形成于所述功率晶体管阵列的可控硅晶闸管组成，所述静电保护电路的单元结构二由所述功率晶体管的单元结构一做如下变换得到：将所述单元结构一的呈条形结构的所述漏区的一段或多段区域中的N+区替换成P+区组成所述单元结构二的漏区，令所述单元结构二的漏区中的P+区为漏区P+区，所述漏区P+区域也通过接触孔和作为所述漏极的顶层金属连接；由所述单元结构二的源区、P型体区、深N阱、N阱和所述漏区P+区组成NPNP结构的可控硅晶闸管；所述单元结构二的所述源区、所述体区引出区也分别通过接触孔和作为所述源极的顶层金属连接；所述单元结构二的所述多晶硅栅通过接触孔和作为第二栅极的顶层金属连接；所述第一栅极和所述第二栅极不相连接，且所述第二栅极和所述源极连接；在俯视面上，所述单元结构二为一个以上，两个相邻的所述单元结构二共用一个所述P型体区、所述源区、所述体区引出区，两个相邻的所述单元结构二共用一个所述N阱和所述漏区；和所述单元结构一相邻接的所述单元结构二和其邻接的所述单元结构一共用一个所述P型体区、所述源区、所述体区引出区。...

【技术特征摘要】
1.一种集成有静电保护电路的功率晶体管阵列结构，其特征在于：在硅衬底上形成有深N阱，整个功率晶体管阵列形成于所述深N阱中，所述功率晶体管的单元结构一包括：P型体区，所述P型体区形成于所述深N阱中；N阱，所述N阱形成于所述深N阱中并和所述P型体区相隔一段距离；漏区，由形成于所述N阱中的N+区组成；在所述漏区和所述P型体区之间形成有场氧层，所述漏区和所述场氧层自对准；源区，由形成于所述P型体区中的N+区组成；体区引出区，由形成于所述P型体区中的P+区组成；栅极结构，由形成于所述硅衬底表面的栅介质层以及多晶硅栅组成，所述栅极结构覆盖部分所述P型体区，被所述栅极结构所覆盖的所述P型体区表面用于形成沟道；所述栅极结构的第一侧和所述源区自对准，所述栅极结构的第二侧向所述漏区方向延伸并延伸到所述漏区和所述P型体区之间的所述场氧层表面上；所述源区、所述体区引出区侧面相接触并分别通过接触孔和作为源极的顶层金属连接；所述漏区通过接触孔和作为漏极的顶层金属连接；所述多晶硅栅通过接触孔和作为第一栅极的顶层金属连接；在俯视面上，各所述单元结构一的所述P型体区、所述源区、所述体区引出区、所述栅极结构、所述N阱和所述漏区都呈互相平行的条形结构，两个相邻的所述单元结构一共用一个所述P型体区、所述源区、所述体区引出区，两个相邻的所述单元结构一共用一个所述N阱和所述漏区；所述静电保护电路为由形成于所述功率晶体管阵列的可控硅晶闸管组成，所述静电保护电路的单元结构二由所述功率晶体管的单元结构一做如下变换得到：将所述单元结构一的呈条形结构的所述漏区的一段或多段区域中的N+区替换成P+区组成所述单元结构二的漏区，令所述单元结构二的漏区中的P+区为漏区P+区，所述漏区P+区也通过接触孔和作为所述漏极的顶层金...

【专利技术属性】
技术研发人员：武洁，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31