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      一種具有高維持電壓的igbt結(jié)構(gòu)的esd保護器件的制作方法

      文檔序號:7059791閱讀:277來源:國知局
      一種具有高維持電壓的igbt結(jié)構(gòu)的esd保護器件的制作方法
      【專利摘要】一種具有高維持電壓的IGBT結(jié)構(gòu)的ESD保護器件,可用于片上IC高壓ESD保護電路。主要由P襯底、高壓N阱、N阱、P阱、第一P+注入?yún)^(qū)、第二P+注入?yún)^(qū)、N+注入?yún)^(qū)、第三P+注入?yún)^(qū)、第四P+注入?yún)^(qū)、金屬陽極、金屬陰極、多晶硅柵、薄柵氧化層和若干場氧隔離區(qū)構(gòu)成。該IGBT結(jié)構(gòu)的ESD保護器件在高壓ESD脈沖作用下,一方面由第三P+注入?yún)^(qū)、N阱、高壓N阱、P阱、N+注入?yún)^(qū)形成具有PNPN結(jié)構(gòu)的電流泄放路徑,提高器件的失效電流、增強器件的ESD魯棒性;另一方面由第三P+注入?yún)^(qū)、N阱、第四P+注入?yún)^(qū)、第一P+注入?yún)^(qū)、P阱以及第二P+注入?yún)^(qū)形成寄生PNP三極管和寄生電阻串聯(lián)的另一條電流泄放路徑,以提高器件的維持電壓,增強器件的抗閂鎖能力。
      【專利說明】—種具有高維持電壓的IGBT結(jié)構(gòu)的ESD保護器件

      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明屬于集成電路的靜電放電保護領(lǐng)域,涉及一種高壓ESD保護器件,具體涉及一種具有高維持電壓的IGBT結(jié)構(gòu)的ESD保護器件,可用于提高片上IC高壓ESD保護的可靠性。

      【背景技術(shù)】
      [0002]靜電放電(ESD)現(xiàn)象普遍存在于自然界中,在芯片生產(chǎn)、封裝、測試、存放、運輸過程中不可避免受ESD的影響,據(jù)美國Nat1nal Semiconductor公司統(tǒng)計,ESD現(xiàn)象已經(jīng)成為引起集成電路產(chǎn)品失效最為重要的原因之一。隨著功率半導(dǎo)體器件以及各種先進高壓工藝的快速發(fā)展,功率集成電路已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在人們的生活和生產(chǎn)中,同時,對功率器件的性能的要求也不斷提高,但由于這些功率集成電路通常工作在大電壓、大電流、強電磁干擾、頻繁熱插拔、高低溫等高強度的工作環(huán)境下,因此對高壓功率集成電路產(chǎn)品的片上ESD保護設(shè)計需要額外的考量,研究高壓功率集成電路的ESD現(xiàn)象以及設(shè)計高效的高壓ESD防護器件對提高功率集成電路成品率和可靠性具有不可忽視的作用。
      [0003]近年來,LDMOS由于其結(jié)構(gòu)簡單、耐高壓、工藝成本低等特性,常用作高壓ESD保護器件。然而,實踐證明,LDMOS器件的ESD保護性能較差,ESD魯棒性較弱,達不到國際電工委員會規(guī)定的電子產(chǎn)品要求人體模型不低于2000V的靜電防護標(biāo)準(zhǔn)(IEC6000-4-2)。與傳統(tǒng)的LDMOS器件相比,IGBT器件在ESD應(yīng)力作用下,會形成類似SCR結(jié)構(gòu)的PNPN電流泄放路徑,因此具有很高的電流泄放能力,能夠表現(xiàn)出較強的ESD魯棒性,但維持電壓低于正常工作電壓,器件存在進入閂鎖狀態(tài)的風(fēng)險。本發(fā)明提供了一種新的IGBT結(jié)構(gòu)的高壓ESD防護技術(shù)方案,它一方面可構(gòu)成類似SCR結(jié)構(gòu)的PNPN電流泄放路徑,可提高器件在有限版圖面積下的電流泄放效率,增強器件的ESD魯棒性,另一方面存在由PNP結(jié)構(gòu)和電阻串聯(lián)的另一條電流泄放路徑,能有效提高器件的維持電壓避免器件進入閂鎖狀態(tài)。


      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004]針對現(xiàn)有的高壓ESD防護器件中普遍存在的維持電壓過低、抗閂鎖能力不足的問題,本發(fā)明實例設(shè)計了一種具有高維持電壓的IGBT結(jié)構(gòu)的ESD保護器件,既充分利用了IGBT器件強電流處理能力的特點,又通過增加P+注入的版圖層次以及特殊的金屬連接,使器件在高壓ESD脈沖作用下,既能形成PNPN結(jié)構(gòu)的ESD電流泄放路徑,又能夠形成具有PNP三極管和電阻串聯(lián)的另外一條ESD電流泄放路徑,可得到高維持電壓、強魯棒性的可適用于高壓IC電路中的ESD保護器件。
      [0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
      [0006]一種具有高維持電壓的IGBT結(jié)構(gòu)的ESD保護器件,其包括具有PNPN結(jié)構(gòu)的和寄生PNP結(jié)構(gòu)與電阻串聯(lián)的兩條ESD電流泄放路徑,以增強器件的ESD魯棒性和提高維持電壓。其特征在于:主要由P襯底、高壓N阱、P阱、N阱、第一 P+注入?yún)^(qū)、第二 P+注入?yún)^(qū)、N+注入?yún)^(qū)、第三P+注入?yún)^(qū)、第四P+注入?yún)^(qū)、第一場氧隔離區(qū)、第二場氧隔離區(qū)、第三場氧隔離區(qū)、第四場氧隔離區(qū)、第五場氧隔離區(qū)、第六場氧隔離區(qū)和多晶硅柵及其覆蓋的薄柵氧化層構(gòu)成;
      [0007]所述高壓N阱在所述P襯底的表面區(qū)域;
      [0008]在所述高壓N阱的表面區(qū)域從左到右依次設(shè)有所述P阱和所述N阱,所述P阱和所述N阱之間設(shè)有所述多晶硅柵及其覆蓋的所述薄柵氧化層、所述第四場氧隔離;
      [0009]所述P阱的表面部分區(qū)域從左到右依次設(shè)有所述第一 P+注入?yún)^(qū)、所述第二場氧隔離區(qū)、所述第二 P+注入?yún)^(qū)、所述第三場氧隔離區(qū)和所述N+注入?yún)^(qū),所述第一 P+注入?yún)^(qū)的右側(cè)與所述第二場氧隔離區(qū)的左側(cè)相連,所述第二場氧隔離區(qū)的右側(cè)與所述第二 P+注入?yún)^(qū)的左側(cè)相連,所述第二場氧隔離區(qū)的橫向長度控制在一定的范圍內(nèi),以調(diào)整寄生電阻阻值的大小,所述第二 P+注入?yún)^(qū)的右側(cè)與所述第三場氧隔離區(qū)的左側(cè)相連,所述第三場氧隔離區(qū)的右側(cè)與所述N+注入?yún)^(qū)的左側(cè)相連,在所述高壓N阱的左側(cè)邊緣與所述第一 P+注入?yún)^(qū)之間設(shè)有所述第一場氧隔離區(qū),所述第一場氧隔離區(qū)的右側(cè)與所述第一 P+注入?yún)^(qū)的左側(cè)相連,所述第一場氧隔離區(qū)的左側(cè)與所述高壓N阱的左側(cè)邊緣相連;
      [0010]所述多晶硅柵及其覆蓋的薄柵氧化層橫跨在所述高壓N阱和所述P阱表面部分區(qū)域,所述多晶硅柵及其覆蓋的薄柵氧化層與所述P阱交疊的長度必須控制在一定的范圍內(nèi),以滿足不同電壓的開啟要求,所述多晶硅柵及其覆蓋的所述薄柵氧化層的左側(cè)與所述N+注入?yún)^(qū)的右側(cè)相連;
      [0011]所述第四場氧隔離區(qū)橫跨在所述高壓N阱和所述N阱表面部分區(qū)域,所述第四場氧隔離區(qū)的左側(cè)與所述多晶硅柵覆蓋的所述薄柵氧化層的右側(cè)相連,所述多晶硅柵覆蓋了所述第四場氧隔離區(qū)的表面部分區(qū)域,所述第四場氧隔離區(qū)的右側(cè)與所述第三P+注入?yún)^(qū)的左側(cè)相連;
      [0012]所述N阱內(nèi)設(shè)有所述第三P+注入?yún)^(qū)、所述第五場氧隔離區(qū)和所述第四P+注入?yún)^(qū),所述第三P+注入?yún)^(qū)的右側(cè)與所述第五場氧隔離區(qū)的左側(cè)相連,所述第五場氧隔離區(qū)的右側(cè)與所述第四P+注入?yún)^(qū)的左側(cè)相連,所述第五場氧隔離區(qū)的橫向長度必須控制在一定的數(shù)值范圍內(nèi);
      [0013]所述第六場氧隔離區(qū)橫跨在所述高壓N阱和所述N阱表面部分區(qū)域,所述第六場氧隔離區(qū)的左側(cè)與所述第四P+注入?yún)^(qū)的右側(cè)相連,所述第六場氧隔離區(qū)的右側(cè)與所述高壓N阱的右側(cè)邊緣相連;
      [0014]所述第二 P+注入?yún)^(qū)與第二金屬I相連接,所述N+注入?yún)^(qū)與第三金屬I相連接,所述多晶硅柵與第四金屬I相連接,所述第二金屬1、所述第三金屬I和所述第四金屬I均與金屬2相連,并從所述金屬2引出一電極,用作器件的金屬陰極;
      [0015]所述第一 P+注入?yún)^(qū)與所述第五金屬I相連接,所述第四P+注入?yún)^(qū)與所述第六金屬I相連接,所述第五金屬I和所述第六金屬I均與所述第七金屬I相連;
      [0016]所述第三P+注入?yún)^(qū)與第一金屬I相連,并從所述第一金屬I引出一電極,用作器件的金屬陽極。
      [0017]本發(fā)明的有益技術(shù)效果為:
      [0018](I)本發(fā)明實例器件利用所述金屬陽極、所述第三P+注入?yún)^(qū)、所述N阱、所述高壓N講、所述P講、所述N+注入?yún)^(qū)和所述金屬陰極構(gòu)成一條類似SCR結(jié)構(gòu)的PNPN結(jié)構(gòu)ESD電流泄放路徑,以提高器件的二次失效電流、增強ESD魯棒性。
      [0019](2)本發(fā)明實例存在一條由PNP結(jié)構(gòu)和寄生電阻構(gòu)成的ESD電流泄放路徑,以鉗制ESD保護器件的兩端電壓,實現(xiàn)有限的版圖面積下獲得高維持電壓的設(shè)計目標(biāo),同時,本發(fā)明實例器件還能通過調(diào)節(jié)某關(guān)鍵版圖特征參數(shù)調(diào)整維持電壓值,使器件能應(yīng)用于不同需求的功率集成電路產(chǎn)品中的高壓ESD保護。
      [0020](3)本發(fā)明實例器件兩條ESD電流泄放路徑都存在寄生PNP三極管結(jié)構(gòu),且所述第三P+注入?yún)^(qū)、所述N阱以及所述高壓N阱分別為兩個寄生PNP三極管共用的發(fā)射極和基極,以保證兩條ESD電流泄放路徑可以同時開啟。

      【專利附圖】

      【附圖說明】
      [0021]圖1是本發(fā)明實施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖面示意圖;
      [0022]圖2是本發(fā)明實例用于高壓ESD保護的電路連接圖;
      [0023]圖3是本發(fā)明實例器件的ESD脈沖作用下的等效電路。

      【具體實施方式】
      [0024]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
      [0025]本發(fā)明實例設(shè)計了一種具有高維持電壓的IGBT結(jié)構(gòu)的ESD保護器件,既充分利用了 IGBT器件強電流處理能力特點,增強器件的ESD魯棒性。又利用P+版圖結(jié)構(gòu)的增加和特殊金屬連接,可以增大器件的維持電壓,通過調(diào)整關(guān)鍵的版圖尺寸使器件滿足于不同需求的功率集成電路產(chǎn)品中的高壓ESD保護,不會產(chǎn)生閂鎖效應(yīng)。
      [0026]如圖1所示的本發(fā)明實例器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖面圖,具體為一種具有高維持電壓的IGBT結(jié)構(gòu)的ESD保護器件,具有PNPN結(jié)構(gòu)和PNP與寄生電阻串聯(lián)的兩條ESD電流泄放路徑,以增強器件的ESD魯棒性和提高維持電壓。其特征在于:包括P襯底101、高壓N阱102、P阱103、N阱104、第一 P+注入?yún)^(qū)105、第二 P+注入?yún)^(qū)106、N+注入?yún)^(qū)107、第三P+注入?yún)^(qū)108、第四P+注入?yún)^(qū)109、第一場氧隔離區(qū)110、第二場氧隔離區(qū)111、第三場氧隔離區(qū)112、第四場氧隔離區(qū)115、第五場氧隔離區(qū)116、第六場氧隔離區(qū)117和多晶硅柵114及其覆蓋的薄柵氧化層113。
      [0027]所述高壓N阱102在所述P襯底101的表面區(qū)域,以提高器件的耐壓能力。
      [0028]在所述高壓N阱102的表面區(qū)域從左到右依次設(shè)有所述P阱103和所述N阱104,所述P阱103和所述N阱104之間設(shè)有所述多晶硅柵114及其覆蓋的所述薄柵氧化層113、所述第四場氧隔離115。
      [0029]所述P阱103的表面部分區(qū)域從左到右依次設(shè)有所述第一 P+注入?yún)^(qū)105、所述第二場氧隔離區(qū)111、所述第二 P+注入?yún)^(qū)106、所述第三場氧隔離區(qū)112和所述N+注入?yún)^(qū)107,所述第一 P+注入?yún)^(qū)105的右側(cè)與所述第二場氧隔離區(qū)111的左側(cè)相連,所述第二場氧隔離區(qū)111的右側(cè)與所述第二 P+注入?yún)^(qū)106的左側(cè)相連,所述第二場氧隔離區(qū)111的橫向長度控制在一定的數(shù)值范圍內(nèi),以調(diào)整所述P阱103寄生電阻阻值的大小,所述第二 P+注入?yún)^(qū)106的右側(cè)與所述第三場氧隔離區(qū)112的左側(cè)相連,所述第三場氧隔離區(qū)112的右側(cè)與所述N+注入?yún)^(qū)107的左側(cè)相連,在所述高壓N阱102的左側(cè)邊緣與所述第一 P+注入?yún)^(qū)105之間設(shè)有所述第一場氧隔離區(qū)110,所述第一場氧隔離區(qū)110的右側(cè)與所述第一 P+注入?yún)^(qū)105的左側(cè)相連,所述第一場氧隔離區(qū)I1的左側(cè)與所述高壓N阱102的左側(cè)邊緣相連。
      [0030]所述多晶硅柵114及其覆蓋的薄柵氧化層113橫跨在所述高壓N阱102和所述P阱103表面部分區(qū)域,所述多晶硅柵114及其覆蓋的薄柵氧化層113與所述P阱103交疊的長度必須控制在一定的范圍內(nèi),以滿足不同電壓的開啟要求,所述多晶硅柵114及其覆蓋的所述薄柵氧化層113的左側(cè)與所述N+注入?yún)^(qū)107的右側(cè)相連。
      [0031 ] 所述第四場氧隔離區(qū)115橫跨在所述高壓N阱102和所述N阱104表面部分區(qū)域,所述第四場氧隔離區(qū)115的左側(cè)與所述多晶硅柵114覆蓋的所述薄柵氧化層113的右側(cè)相連,所述多晶硅柵114覆蓋了所述第四場氧隔離區(qū)115的表面部分區(qū)域,所述第四場氧隔離區(qū)115的右側(cè)與所述第三P+注入?yún)^(qū)108的左側(cè)相連。
      [0032]所述N阱104內(nèi)設(shè)有所述第三P+注入?yún)^(qū)108、所述第五場氧隔離區(qū)116和所述第四P+注入?yún)^(qū)109,所述第三P+注入?yún)^(qū)108的右側(cè)與所述第五場氧隔離區(qū)116的左側(cè)相連,所述第五場氧隔離區(qū)116的右側(cè)與所述第四P+注入?yún)^(qū)109的左側(cè)相連,所述第五場氧隔離區(qū)116的橫向長度必須控制在一定的數(shù)值范圍內(nèi),以控制由所述第三P+注入?yún)^(qū)108、所述N阱104以及所述第四P+注入?yún)^(qū)109構(gòu)成的寄生PNP三極管的基區(qū)長度,從而調(diào)整器件兩端的維持電壓值。
      [0033]所述第六場氧隔離區(qū)117橫跨在所述高壓N阱102和所述N阱104表面部分區(qū)域,所述第六場氧隔離區(qū)117的左側(cè)與所述第四P+注入?yún)^(qū)109的右側(cè)相連,所述第六場氧隔離區(qū)117的右側(cè)與所述高壓N阱102的右側(cè)邊緣相連。
      [0034]如圖2所示,所述第二 P+注入?yún)^(qū)106與第二金屬I 119相連接,所述N+注入?yún)^(qū)120與第三金屬I 120相連接,所述多晶硅柵114與第四金屬I 121相連接,所述第二金屬
      I119、所述第三金屬I 120和所述第四金屬I 121均與金屬2 125相連,并從所述金屬2125引出一電極126,用作器件的金屬陰極,接ESD脈沖的低電位。
      [0035]所述第三P+注入?yún)^(qū)108與第一金屬I 122相連,并從所述第一金屬I 122引出一電極127,用作器件的金屬陽極,接ESD脈沖的高電位。
      [0036]所述第一 P+注入?yún)^(qū)105與所述第五金屬I 118相連接,所述第四P+注入?yún)^(qū)109與所述第六金屬I 123相連接,所述第五金屬I 118和所述第六金屬I 123均與所述第七金屬I 124相連,以在器件中實現(xiàn)由寄生PNP三極管結(jié)構(gòu)和寄生電阻串聯(lián)的ESD電流泄放路徑。
      [0037]如圖3所示,當(dāng)ESD脈沖作用于本發(fā)明實例器件時,所述金屬陽極接ESD脈沖高電位,所述金屬陰極接ESD脈沖低電位,當(dāng)所述第二 P+注入?yún)^(qū)106、所述P阱103上的電阻R2上的電位上升至0.7V時,寄生NPN管T2的發(fā)射極正偏,隨著ESD脈沖進一步增大,所述高壓N阱102與所述P阱103形成的反偏PN結(jié)內(nèi)的雪崩倍增效應(yīng)不斷增強,并導(dǎo)致空間電荷區(qū)內(nèi)的少數(shù)載流子的濃度遠超過多數(shù)載流子,當(dāng)所述高壓N阱、所述N阱上的電阻Rl上的電位上升至0.7V時,寄生PNP管Tl、T3同時觸發(fā)開啟,分別形成由所述第三P+注入?yún)^(qū)108、所述N阱104、所述高壓N阱102、所述P阱103、所述N+注入?yún)^(qū)107構(gòu)成的PNPN結(jié)構(gòu)的ESD電流泄放路徑和由所述第三P+注入?yún)^(qū)108、所述N阱104、所述第四P+注入?yún)^(qū)109、所述第一 P+注入?yún)^(qū)105、所述P阱103、所述第二 P+注入?yún)^(qū)106構(gòu)成的寄生PNP三極管和P阱寄生電阻R3串聯(lián)的另一條ESD電流泄放路徑。所述第三P+注入?yún)^(qū)108、所述N阱104、所述高壓N阱102、所述P阱103、所述N+注入?yún)^(qū)107構(gòu)成的PNPN結(jié)構(gòu)的ESD電流泄放路徑可以提高器件的電流處理能力、增強器件的ESD魯棒性;所述第三P+注入?yún)^(qū)108、所述N阱104、所述第四P+注入?yún)^(qū)109、所述第一 P+注入?yún)^(qū)105、所述P阱103、所述第二 P+注入?yún)^(qū)106構(gòu)成的寄生PNP三極管和P阱寄生電阻串聯(lián)的ESD電流泄放路徑,用于鉗制器件兩端的電壓值,有效提高維持電壓,防止器件進入閂鎖狀態(tài)。
      [0038]最后說明的是,以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制,盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換,而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍,其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
      【權(quán)利要求】
      1.一種具有高維持電壓的IGBT結(jié)構(gòu)的ESD保護器件,其包括具有PNPN結(jié)構(gòu)的ESD電流泄放路徑和PNP與電阻串聯(lián)結(jié)構(gòu)的另一條電流泄放路徑,以增強器件的ESD魯棒性同時提高維持電壓,其特征在于:主要由P襯底(101)、高壓N阱(102)、P阱(103)、N阱(104)、第一 P+注入?yún)^(qū)(105)、第二 P+注入?yún)^(qū)(106)、N+注入?yún)^(qū)(107)、第三P+注入?yún)^(qū)(108)、第四P+注入?yún)^(qū)(109)、第一場氧隔離區(qū)(110)、第二場氧隔離區(qū)(111)、第三場氧隔離區(qū)(112)、第四場氧隔離區(qū)(115)、第五場氧隔離區(qū)(116)、第六場氧隔離區(qū)(117)和多晶硅柵(114)及其覆蓋的薄柵氧化層(113)構(gòu)成; 所述高壓N阱(102)在所述P襯底(101)的表面區(qū)域; 在所述高壓N阱(102)的表面區(qū)域從左到右依次設(shè)有所述P阱(103)和所述N阱(104),所述P阱(103)和所述N阱(104)之間設(shè)有所述多晶硅柵(114)及其覆蓋的所述薄柵氧化層(113)、所述第四場氧隔離(115); 所述P阱(103)的表面部分區(qū)域從左到右依次設(shè)有所述第一 P+注入?yún)^(qū)(105)、所述第二場氧隔離區(qū)(111)、所述第二 P+注入?yún)^(qū)(106)、所述第三場氧隔離區(qū)(112)和所述N+注入?yún)^(qū)(107),所述第一 P+注入?yún)^(qū)(105)的右側(cè)與所述第二場氧隔離區(qū)(111)的左側(cè)相連,所述第二場氧隔離區(qū)(111)的右側(cè)與所述第二 P+注入?yún)^(qū)(106)的左側(cè)相連,所述第二場氧隔離區(qū)(111)的橫向長度必須控制在一定的范圍內(nèi),所述第二 P+注入?yún)^(qū)(106)的右側(cè)與所述第三場氧隔離區(qū)(112)的左側(cè)相連,所述第三場氧隔離區(qū)(112)的右側(cè)與所述N+注入?yún)^(qū)(107)的左側(cè)相連,在所述高壓N阱(102)的左側(cè)邊緣與所述第一 P+注入?yún)^(qū)(105)之間設(shè)有所述第一場氧隔離區(qū)(110),所述第一場氧隔離區(qū)(110)的右側(cè)與所述第一 P+注入?yún)^(qū)(105)的左側(cè)相連,所述第一場氧隔離區(qū)(110)的左側(cè)與所述高壓N阱(102)的左側(cè)邊緣相連; 所述多晶硅柵(114)及其覆蓋的薄柵氧化層(113)橫跨在所述高壓N阱(102)和所述P阱(103)表面部分區(qū)域,所述多晶硅柵(114)及其覆蓋的薄柵氧化層(113)與所述P阱(103)交疊的長度必須控制在一定的范圍內(nèi),以滿足不同電壓的開啟要求,所述多晶硅柵(114)及其覆蓋的所述薄柵氧化層(113)的左側(cè)與所述N+注入?yún)^(qū)(107)的右側(cè)相連;所述第四場氧隔離區(qū)(115)橫跨在所述高壓N阱(102)和所述N阱(104)表面部分區(qū)域,所述第四場氧隔離區(qū)(115)的左側(cè)與所述多晶硅柵(114)覆蓋的所述薄柵氧化層(113)的右側(cè)相連,所述多晶硅柵(114)覆蓋了所述第四場氧隔離區(qū)(115)的表面部分區(qū)域,所述第四場氧隔離區(qū)(115)的右側(cè)與所述第三P+注入?yún)^(qū)(108)的左側(cè)相連; 所述N阱(104)內(nèi)設(shè)有所述第三P+注入?yún)^(qū)(108)、所述第五場氧隔離區(qū)(116)和所述第四P+注入?yún)^(qū)(109),所述第三P+注入?yún)^(qū)(108)的右側(cè)與所述第五場氧隔離區(qū)(116)的左側(cè)相連,所述第五場氧隔離區(qū)(116)的右側(cè)與所述第四P+注入?yún)^(qū)(109)的左側(cè)相連,所述第五場氧隔離區(qū)(116)的橫向長度必須控制在一定的數(shù)值范圍內(nèi); 所述第六場氧隔離區(qū)(117)橫跨在所述高壓N阱(102)和所述N阱(104)表面部分區(qū)域,所述第六場氧隔離區(qū)(117)的左側(cè)與所述第四P+注入?yún)^(qū)(109)的右側(cè)相連,所述第六場氧隔離區(qū)(117)的右側(cè)與所述高壓N阱(102)的右側(cè)邊緣相連; 所述第二 P+注入?yún)^(qū)(106)與第二金屬1(119)相連接,所述N+注入?yún)^(qū)(107)與第三金屬1(120)相連接,所述多晶硅柵(114)與第四金屬1(121)相連接,所述第二金屬I (119)、所述第三金屬I (120)和所述第四金屬I (121)均與金屬2 (125)相連,并從所述金屬2 (125)引出一電極(126),用作器件的金屬陰極; 所述第一 P+注入?yún)^(qū)(105)與所述第五金屬1(118)相連接,所述第四P+注入?yún)^(qū)(109)與所述第六金屬1(123)相連接,所述第五金屬1(118)和所述第六金屬1(123)均與第七金屬I (124)相連; 所述第三P+注入?yún)^(qū)(108)與第一金屬1(122)相連,并從所述第一金屬1(122)引出一電極(127),用作器件的金屬陽極。
      2.如權(quán)利要求1所述的一種具有高維持電壓的IGBT結(jié)構(gòu)的ESD保護器件,其特征在于:所述金屬陽極、所述第三P+注入?yún)^(qū)(108)、所述N阱(104)、所述高壓N阱(102)、所述P阱(103)、所述N+注入?yún)^(qū)(107)和所述金屬陰極構(gòu)成一條PNPN結(jié)構(gòu)的ESD電流泄放路徑,以提高器件的二次失效電流、增強器件的ESD魯棒性。
      3.如權(quán)利要求1所述的一種具有高維持電壓的IGBT結(jié)構(gòu)的ESD保護器件,其特征在于:由所述第三P+注入?yún)^(qū)(108)、所述N阱(104)、所述高壓N阱(102)、所述第四P+注入?yún)^(qū)(109)、所述第一 P+注入?yún)^(qū)(105)、所述P阱(103)以及所述第二 P+注入?yún)^(qū)(106)形成的寄生PNP三極管和寄生電阻串聯(lián)的電流泄放路徑,以有效提高器件的維持電壓,通過調(diào)節(jié)所述第五場氧隔離區(qū)(116)和所述第二場氧隔離區(qū)(111)的橫向長度,可以滿足不同維持電壓的ESD保護需求。
      4.如權(quán)利要求1所述的一種具有高維持電壓的IGBT結(jié)構(gòu)的ESD保護器件,其特征在于:由所述第三P+注入?yún)^(qū)(108)、所述N阱(104)、所述高壓N阱(102)以及所述P阱(103)形成的PNPN電流泄放路徑中的寄生PNP三極管和由所述第三P+注入?yún)^(qū)(108)、所述N阱(104)、所述高壓N阱(102)以及所述第四P+注入?yún)^(qū)(109)形成的寄生PNP三極管和寄生電阻串聯(lián)的電流泄放路徑中的寄生PNP三極管共用發(fā)射極和基極,以使得兩個寄生PNP三極管相互促進作用,保證兩條ESD電流泄放路徑同時開啟。
      【文檔編號】H01L29/06GK104485329SQ201410521877
      【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
      【發(fā)明者】顧曉峰, 畢秀文, 梁海蓮, 黃龍 申請人:江南大學(xué)
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