一种PN结辅助触发SCR-LDMOS结构的高压ESD保护器件制造技术

本发明专利技术公开了一种PN结辅助触发SCR‑LDMOS结构的高压ESD保护器件，包括P型硅衬底，所述P型硅衬底上设有埋氧层，埋氧层上设有漂移区，漂移区的上方从左到右依次设有N‑buffer区、P区、P‑body区；所述N‑buffer区中从左到右依次设有第一漏极重掺杂N+区和第一漏极重掺杂P+区；所述P‑body区中从左到右依次设有第二源极重掺杂N+区、第二源极重掺杂P+区及第三源极重掺杂P+区，P区和第二源极重掺杂P+区通过导线相连。当ESD保护器件的漏极受到正向ESD脉冲后，利用反偏PN结来辅助提高触发开启前的空穴载流子浓度，降低了触发电压Vt1。并且器件引入的反偏PN结可有效抑制寄生SCR的正反馈作用，从而有效提高器件的维持电压Vh，避免器件发生闩锁效应。

【技术实现步骤摘要】
一种PN结辅助触发SCR-LDMOS结构的高压ESD保护器件
本专利技术涉及电子
，特别是一种PN结辅助触发SCR-LDMOS结构的高压ESD保护器件。
技术介绍
硅控整流器（SiliconControlledRectifier，SCR）在ESD防护方面因具有较强的鲁棒性而受到广泛关注。但是内嵌SCR结构的LDMOS结构（SCR-LDMOS）却存在着一些致命问题：1、SCR-LDMOS器件的开启触发电压Vt1太高。SCR是靠低掺杂的N阱和P阱雪崩击穿，触发电压Vt1相对高于管脚内部器件的栅氧层击穿电压，不满足器件的ESD防护要求。2、SCR-LDMOS器件由于存在NPN和PNP正反馈作用，维持电压Vh很低，通常只有5V左右。低维持电压Vh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。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种PN结辅助触发SCR-LDMOS结构的高压ESD保护器件，本专利技术的PN结辅助触发SCR-LDMOS结构整体ESD防护能力得到了极大的提高。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：根据本专利技术提出的一种PN结辅助触发SCR-LDMOS结构的高压ESD保护器件，包括P型硅衬底，所述P型硅衬底上设有埋氧层，埋氧层上设有漂移区，漂移区的上方从左到右依次设有N-buffer区、P区、P-body区；所述N-buffer区中从左到右依次设有第一漏极重掺杂N+区和第一漏极重掺杂P+区；所述P-body区中从左到右依次设有第二源极重掺杂N+区、第二源极重掺杂P+区及第三源极重掺杂P+区；第一漏极重掺杂P+区和P区之间设有第一薄氧化层，P区和P-body区之间设有第二薄氧化层，第二源极重掺杂N+区和第二源极重掺杂P+区之间设有第三薄氧化层，第二源极重掺杂P+区和第三源极重掺杂P+区之间设有第四薄氧化层；P-body区与第二源极重掺杂N+区之间设有沟道区，沟道区的上方设有多晶硅栅极，且多晶硅栅极延伸至第二薄氧化层的上表面；第一漏极重掺杂N+区和第一漏极重掺杂P+区通过导线相连；P区和第二源极重掺杂P+区通过导线相连；多晶硅栅极、第二源极重掺杂N+区、第三源极重掺杂P+区均接地。作为本专利技术所述的一种PN结辅助触发SCR-LDMOS结构的高压ESD保护器件进一步优化方案，所述P型硅衬底为SOI硅衬底。作为本专利技术所述的一种PN结辅助触发SCR-LDMOS结构的高压ESD保护器件进一步优化方案，多晶硅栅极、第二源极重掺杂N+区、第三源极重掺杂P+区均通过导线相连接地。作为本专利技术所述的一种PN结辅助触发SCR-LDMOS结构的高压ESD保护器件进一步优化方案，所述P区的浓度和P-body区的浓度相等。作为本专利技术所述的一种PN结辅助触发SCR-LDMOS结构的高压ESD保护器件进一步优化方案，所述P区与P-body区的距离可调。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术的PN结辅助触发SCR-LDMOS结构整体ESD防护能力得到了极大的提高；主要体现在以下几点：第一，触发电压Vt1比常规SCR-LDMOS结构触发电压Vt1降低44.8%；第二，维持电压Vh也大幅度提高两倍多；第三，二次击穿电流It2大幅提高，有效提高器件的ESD鲁棒性；第四，器件应用在电源与地之间保护时，可避免芯片在正常工作时导致的闩锁效应。附图说明图1是常规SCR-LDMOS结构的高压ESD保护器件。图2是本专利技术的PN结辅助触发SCR-LDMOS结构的高压ESD保护器件。图中的附图标记解释为：1-P型硅衬底，2-埋氧层，3-漂移区，5-N-buffer区，4-P区，8-P-body区，7-第一漏极重掺杂N+区，6-第一漏极重掺杂P+区，9-第二源极重掺杂N+区，10-第二源极重掺杂P+区，11-第三源极重掺杂P+区，13-第一薄氧化层，14-第二薄氧化层，18-第三薄氧化层，19-第四薄氧化层，16-沟道区，15-多晶硅栅极，12-第一导线，17-第二导线，20-第三导线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：如附图2所示是PN结辅助触发SCR-LDMOS结构的高压ESD保护器件，包括P型硅衬底1，所述P型硅衬底上设有埋氧层2，埋氧层上设有漂移区3，漂移区的上方从左到右依次设有N-buffer区5、P区4、P-body区8；所述N-buffer区5中从左到右依次设有第一漏极重掺杂N+区7和第一漏极重掺杂P+区6；所述P-body区8中从左到右依次设有第二源极重掺杂N+区9、第二源极重掺杂P+区10及第三源极重掺杂P+区11；第一漏极重掺杂P+区6和P区4之间设有第一薄氧化层13，P区4和P-body区8之间设有第二薄氧化层14，第二源极重掺杂N+区9和第二源极重掺杂P+区10之间设有第三薄氧化层18，第二源极重掺杂P+区10和第三源极重掺杂P+区11之间设有第四薄氧化层19；P-body区8与第二源极重掺杂N+区9之间设有沟道区16，沟道区16的上方设有多晶硅栅极15，且多晶硅栅极15延伸至第二薄氧化层14的上表面；第一漏极重掺杂N+区7和第一漏极重掺杂P+区6通过第一导线12相连；P区4和第二源极重掺杂P+区10通过第二导线17相连；多晶硅栅极15、第二源极重掺杂N+区9、第三源极重掺杂P+区11均通过第三导线20接地。N缓冲区N-buffer区为N缓冲区，P区4与P-body区8的距离S可调；所述P型硅衬底为SOI硅衬底。多晶硅栅极、第二源极重掺杂N+区、第三源极重掺杂P+区均通过导线相连接地。所述P区的浓度和P-body区的浓度相等。与常规的SCR-LDMOS结构的高压ESD保护器件相比较，本专利技术创新之处在于新插入的P区，并且与源极P+区导线相连。常规的SCR-LDMOS结构中，如图1所示，当漏极受到正向ESD脉冲后，依赖横向反偏N-epi/P-body结发生雪崩击穿后触发开启内部BJT的，空穴电流仅来源于N-epi/P-body结雪崩击穿产生的空穴载流子。而新型器件除了N-epi/P-body反偏结产生的空穴载流子还有另外一条产生空穴载流子的路径。新引入的N-epi和P区同样构成了一个反偏二极管，N-epi和P区耗尽层内也同样存在大电场和承担部分电压降，并且耗尽层内电场较高，电离系数很大，所以N-epi和P区反偏耗尽层内更加容易发生雪崩击穿。之后，雪崩产生的空穴载流子通过与P区相连接的P+流经P-body泄放，可以促使P-body寄生电阻的压降快速达到NPN（由N-epi、P-body、源极N+组成）导通电压，加速器件内部BJT开启。换言之，新型SCR-LDMOS比常规SCR-LDMOS能够产生更多的空穴载流子，在P-body寄生电阻上产生更高的压降，使得基区的电势更高，从而新型器件只需要更低的Vt1就可以触发开启内部寄生BJT。该专利技术结构的另外一个优势体现在寄生反偏PN二极管的另外一个作用是将NPN的集电极-基极或者PNP的集电极-基极维持在一个相对高的电压值，可有效抑制寄生SCR的正反馈作用，从而可有效提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PN结辅助触发SCR‑LDMOS结构的高压ESD保护器件，其特征在于，包括P型硅衬底，所述P型硅衬底上设有埋氧层，埋氧层上设有漂移区，漂移区的上方从左到右依次设有N‑buffer区、P区、P‑body区；所述N‑buffer区中从左到右依次设有第一漏极重掺杂N+区和第一漏极重掺杂P+区；所述P‑body区中从左到右依次设有第二源极重掺杂N+区、第二源极重掺杂P+区及第三源极重掺杂P+区；第一漏极重掺杂P+区和P区之间设有第一薄氧化层，P区和P‑body区之间设有第二薄氧化层，第二源极重掺杂N+区和第二源极重掺杂P+区之间设有第三薄氧化层，第二源极重掺杂P+区和第三源极重掺杂P+区之间设有第四薄氧化层；P‑body区与第二源极重掺杂N+区之间设有沟道区，沟道区的上方设有多晶硅栅极，且多晶硅栅极延伸至第二薄氧化层的上表面；第一漏极重掺杂N+区和第一漏极重掺杂P+区通过导线相连；P区和第二源极重掺杂P+区通过导线相连；多晶硅栅极、第二源极重掺杂N+区、第三源极重掺杂P+区均接地。

【技术特征摘要】
1.一种PN结辅助触发SCR-LDMOS结构的高压ESD保护器件，其特征在于，包括P型硅衬底，所述P型硅衬底上设有埋氧层，埋氧层上设有漂移区，漂移区的上方从左到右依次设有N-buffer区、P区、P-body区；所述N-buffer区中从左到右依次设有第一漏极重掺杂N+区和第一漏极重掺杂P+区；所述P-body区中从左到右依次设有第二源极重掺杂N+区、第二源极重掺杂P+区及第三源极重掺杂P+区；第一漏极重掺杂P+区和P区之间设有第一薄氧化层，P区和P-body区之间设有第二薄氧化层，第二源极重掺杂N+区和第二源极重掺杂P+区之间设有第三薄氧化层，第二源极重掺杂P+区和第三源极重掺杂P+区之间设有第四薄氧化层；P-body区完全包覆第二源极重掺杂N+区，即使形成沟道区，沟道区的上方设有多晶硅栅极，且多晶硅栅极延伸至第二薄氧化层的上...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕国兵，成建兵，陈旭东，郭厚东，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32