一种高压ESD器件结构的制备方法、结构及其应用电路技术

本发明专利技术提供一种高压ESD器件结构的制备方法、结构及其应用电路，所述制备方法包括：于p型硅衬底形成高压n阱区域；于高压n阱区域的一侧形成p型体区；于高压n阱区域的另一侧形成n型扩散区域；于p型体区上形成第一p+和第一n+区域；于n型扩散区域上依次形成第二n+、第二p+、第三n+和第三p+区域，第二n+、第二p+、第三n+、第三p+区域与高压n阱区域及p型体区组成达林顿管；及于p型体区和高压n阱区域上形成第一栅氧层和第一多晶硅层，于高压n阱区域及n型扩散区域上形成第二栅氧层和第二多晶硅层。通过本发明专利技术的高压ESD器件结构的制备方法、结构及其应用电路，解决了现有ESD器件结构的电流泄放能力较弱的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高压ESD器件结构的制备方法、结构及其应用电路
本专利技术属于电路ESD保护领域，特别是涉及一种高压ESD器件结构的制备方法、结构及其应用电路。
技术介绍
集成电路器件工作在一定的电压、电流和功耗限定范围内，大量聚集的静电荷在条件适宜的情况下就会产生高压放电，静电放电通过器件引线的高压瞬时传送，可能会使氧化层端口，造成器件的功能失常。而ESD保护器件则是将其内部看成一齐纳稳压二极管，当输入电流超过它的额定电压时，就会被击穿，把过多的电能量导回大地，以起到保护电路的作用。现有使用LDNMOS(横向扩散的双沟槽MOS管)的ESD结构如图1所示，通过增加LDNMOS源极的距离来提高所述ESD器件的性能，但是LDNMOS的阻抗、漏电和ESD触发电压(Vt1)都会随之增加，进而限制所述ESD结构的电流泄放能力。鉴于此，有必要设计一种新的高压ESD器件结构的制备方法、结构及其应用电路用于解决上述技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种高压ESD器件结构的制备方法、结构及其应用电路，用于解决现有ESD器件结构的电流泄放能力较弱的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种高压ESD器件结构的制备方法，所述制备方法包括：S1：提供一p型硅衬底；S2：于所述p型硅衬底上表面进行n型离子注入，以形成高压n阱区域；S3：于所述高压n阱区域的一侧上表面进行p型离子注入，以形成p型体区；S4：于所述高压n阱区域的另一侧上表面进行n型离子注入，以形成n型扩散区域；S5：于所述p型体区上表面分别进行p型离子注入和n型离子注入，依次形成第一p+区域和第一n+区域，所述第一p+区域和第一n+区域通过导线连接，以形成源极；S6：于所述n型扩散区域上表面分别进行n型离子注入、p型离子注入、n型离子注入和p型离子注入，依次形成第二n+区域、第二p+区域、第三n+区域和第三p+区域，所述第二n+区域、第二p+区域、第三n+区域和第三p+区域通过导线连接，以形成漏极；其中，所述第二n+区域、第二p+区域、第三n+区域、第三p+区域与高压n阱区域及p型体区组成达林顿管；以及S7：于所述p型体区和高压n阱区域上表面形成第一栅氧层，同时于所述高压n阱区域及n型扩散区域上表面形成第二栅氧层，并于所述第一栅氧层上表面形成第一多晶硅层，以形成栅极，同时于所述第二栅氧层上表面形成第二多晶硅层，以形成金属场板。优选地，所述S2中注入的n型离子为磷离子，所述磷离子的注入能量为100～500eV，注入剂量为1e12～5e12。优选地，所述S3中注入的p型离子为硼离子，所述硼离子的注入能量为10～200eV，注入剂量为8e12～1e14。优选地，所述S4中注入的n型离子为磷离子，所述磷离子的注入能量为50～500eV，注入剂量为8e12～6e14。优选地，所述S5中注入的p型离子为氟化硼，所述氟化硼的注入能量为40～350eV，注入剂量1e14～8e15；所述S5中注入的n型离子为砷离子，所述砷离子的注入能量为20～300eV，注入剂量1e14～8e15。优选地，所述S6中注入的n型离子为砷离子，所述砷离子的注入能量为20～300eV，注入剂量1e14～8e15；所述S6中注入的p型离子为氟化硼，所述氟化硼的注入能量为40～350eV，注入剂量1e14～8e15。优选地，所述制备方法还包括在所述p型硅衬底上形成包围所述器件结构的隔离结构。本专利技术还提供一种高压ESD器件结构，所述高压ESD器件结构包括：p型硅衬底；形成于所述p型硅衬底上部的高压n阱区域；形成于所述高压n阱区域一侧的p型体区；依次形成于所述p型体区上部的第一p+区域和第一n+区域，所述第一p+区域和第一n+区域通过导线连接，以形成源极；形成于所述高压n阱区域另一侧的n型扩散区域；依次形成于所述n型扩散区域上部的第二n+区域、第二p+区域、第三n+区域和第三p+区域，所述第二n+区域、第二p+区域、第三n+区域和第三p+区域通过导线连接，以形成漏极；其中，所述第二n+区域、第二p+区域、第三n+区域、第三p+区域与高压n阱区域及p型体区组成达林顿管；形成于所述p型体区和高压n阱区域上表面的第一栅氧层，及形成于所述第一栅氧层上表面的第一多晶硅层，其中，所述第一栅氧层和所述第一多晶硅层形成栅极；形成于所述高压n阱区域及n型扩散区域上表面的第二栅氧层，及形成于所述第二栅氧层上表面的第二多晶硅层，其中，所述第二栅氧层和所述第二多晶硅层形成金属场板。优选地，所述第一栅氧层的厚度为100～200埃，所述第二栅氧层的厚度为500～1000埃。优选地，所述第一多晶硅层的厚度为2000～5000埃，所述第二多晶硅层的厚度为2000～5000埃。优选地，所述高压ESD器件结构还包括形成于所述p型硅衬底上、且包围所述器件结构的隔离结构。优选地，所述隔离结构的材料为SiO2，所述隔离结构的厚度为3000～6000埃。本专利技术还提供一种电路结构，所述电路结构包括上述任一项所述的高压ESD器件结构。如上所述，本专利技术的高压ESD器件结构的制备方法、结构及其应用电路，具有以下有益效果：通过本专利技术所述制备方法制备的高压ESD器件结构，通过异极型达林顿管辅助触发ESD保护，在保证LDNMOS性能的情况下，大幅提高了所述高压ESD器件结构的ESD保护能力，使得所述高压ESD器件结构的耐压性能明显提高，以达到保护电路不被静电击穿。附图说明图1显示为现有LDNMOSESD器件的结构示意图。图2a至图2e显示为本专利技术所述高压ESD器件结构制备过程的各步骤结构示意图。图3a显示为现有LDNMOSESD器件的性能测试曲线图，图3b显示为本专利技术所述高压ESD器件结构的性能测试曲线图。元件标号说明1p型硅衬底2高压n阱区域3p型体区4n型扩散区域5第一p+区域6第一n+区域7第二n+区域8第二p+区域9第三n+区域10第三p+区域11第一栅氧层12第二栅氧层13第一多晶硅层14第二多晶硅层15隔离结构S1～S7步骤具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图2a至图3b。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。实施例一如图2a至图2e所示，本实施例提供一种高压ESD器件结构的制备方法，所述制备方法包括：S1：提供一p型硅衬底1；S2：于所述p型硅衬底1上表面进行n型离子注入，以形成高压n阱区域2；S3：于所述高压n阱区域2的一侧上表面进行p型离子注入，以形成p型体区3；S4：于所述高压n阱区域2的另一侧上表面进行n型离子注入，以形成n型扩散区域4；S5：于所述p型体区3上表面分别进行p型离子注入和n型离子注入，依次形成第一p+区域5和第一n+区域6，所述第一p+区域5和第一n+区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压ESD器件结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：S1：提供一p型硅衬底；S2：于所述p型硅衬底上表面进行n型离子注入，以形成高压n阱区域；S3：于所述高压n阱区域的一侧上表面进行p型离子注入，以形成p型体区；S4：于所述高压n阱区域的另一侧上表面进行n型离子注入，以形成n型扩散区域；S5：于所述p型体区上表面分别进行p型离子注入和n型离子注入，依次形成第一p+区域和第一n+区域，所述第一p+区域和第一n+区域通过导线连接，以形成源极；S6：于所述n型扩散区域上表面分别进行n型离子注入、p型离子注入、n型离子注入和p型离子注入，依次形成第二n+区域、第二p+区域、第三n+区域和第三p+区域，所述第二n+区域、第二p+区域、第三n+区域和第三p+区域通过导线连接，以形成漏极；其中，所述第二n+区域、第二p+区域、第三n+区域、第三p+区域与高压n阱区域及p型体区组成达林顿管；以及S7：于所述p型体区和高压n阱区域上表面形成第一栅氧层，同时于所述高压n阱区域及n型扩散区域上表面形成第二栅氧层，并于所述第一栅氧层上表面形成第一多晶硅层，以形成栅极，同时于所述第二栅氧层上表面形成第二多晶硅层，以形成金属场板。...

【技术特征摘要】
1.一种高压ESD器件结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：S1：提供一p型硅衬底；S2：于所述p型硅衬底上表面进行n型离子注入，以形成高压n阱区域；S3：于所述高压n阱区域的一侧上表面进行p型离子注入，以形成p型体区；S4：于所述高压n阱区域的另一侧上表面进行n型离子注入，以形成n型扩散区域；S5：于所述p型体区上表面分别进行p型离子注入和n型离子注入，依次形成第一p+区域和第一n+区域，所述第一p+区域和第一n+区域通过导线连接，以形成源极；S6：于所述n型扩散区域上表面分别进行n型离子注入、p型离子注入、n型离子注入和p型离子注入，依次形成第二n+区域、第二p+区域、第三n+区域和第三p+区域，所述第二n+区域、第二p+区域、第三n+区域和第三p+区域通过导线连接，以形成漏极；其中，所述第二n+区域、第二p+区域、第三n+区域、第三p+区域与高压n阱区域及p型体区组成达林顿管；以及S7：于所述p型体区和高压n阱区域上表面形成第一栅氧层，同时于所述高压n阱区域及n型扩散区域上表面形成第二栅氧层，并于所述第一栅氧层上表面形成第一多晶硅层，以形成栅极，同时于所述第二栅氧层上表面形成第二多晶硅层，以形成金属场板。2.根据权利要求1所述的高压ESD器件结构的制备方法，其特征在于，所述S2中注入的n型离子为磷离子，所述磷离子的注入能量为100～500eV，注入剂量为1e12～5e12。3.根据权利要求1所述的高压ESD器件结构的制备方法，其特征在于，所述S3中注入的p型离子为硼离子，所述硼离子的注入能量为10～200eV，注入剂量为8e12～1e14。4.根据权利要求1所述的高压ESD器件结构的制备方法，其特征在于，所述S4中注入的n型离子为磷离子，所述磷离子的注入能量为50～500eV，注入剂量为8e12～6e14。5.根据权利要求1所述的高压ESD器件结构的制备方法，其特征在于，所述S5中注入的p型离子为氟化硼，所述氟化硼的注入能量为40～350eV，注入剂量1e14～8e15；所述S5中注入的n型离子为砷离子，所述砷离子的注入能量为20～300eV，注入剂量1e14～8e15。6.根据权利要求1所述的高压ESD器件结构的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑泽人，王艳颖，张辉，周乐，
申请(专利权)人：中航重庆微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50