專利名稱：半導(dǎo)體防靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，尤其是一種半導(dǎo)體防靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
當(dāng)今流行的工藝技術(shù)使用SCR (可控硅結(jié)構(gòu))作為ESD (靜電放電)保 護(hù)器件，如圖1所示，包括P型襯底1 ，在所述P型襯底1上包括有N阱注 入?yún)^(qū)2和P阱注入?yún)^(qū)11;在所述N阱注入?yún)^(qū)2內(nèi)包括有一個(gè)P型注入?yún)^(qū)3 和一個(gè)N型注入?yún)^(qū)4，所述N阱注入?yún)^(qū)2內(nèi)的P型注入?yún)^(qū)3和N型注入?yún)^(qū)4 之間被一個(gè)氧化層隔離區(qū)5隔開(kāi)；在所述P阱注入?yún)^(qū)11也包括有一個(gè)P型 注入?yún)^(qū)6和一個(gè)N型注入?yún)^(qū)7，所述P阱注入?yún)^(qū)ll的P型注入?yún)^(qū)6和N型 注入?yún)^(qū)7之間被另一個(gè)氧化層8隔離區(qū)隔開(kāi)；所述N阱注入?yún)^(qū)2內(nèi)的P型 注入?yún)^(qū)3與所述P阱注入?yún)^(qū)11的N型注入?yún)^(qū)7被又一個(gè)氧化層隔離區(qū)9隔 開(kāi)。ESD電荷注入端與所述N阱注入?yún)^(qū)的P型注入?yún)^(qū)和N型注入?yún)^(qū)相連接。 P阱注入?yún)^(qū)中的P型注入?yún)^(qū)，P阱注入?yún)^(qū)中的N阱注入?yún)^(qū)，N阱注入?yún)^(qū)中的 P型注入?yún)^(qū)以及N阱注入?yún)^(qū)中的N型注入?yún)^(qū)組成了 P-N-P-N四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。 這也是導(dǎo)致金屬氧化層晶體管閂鎖效應(yīng)問(wèn)題的結(jié)構(gòu)。在ESD的防護(hù)能力上， 這種結(jié)構(gòu)能在最小的布局面積下，提供最高的ESD防護(hù)能力。其開(kāi)啟電壓 相當(dāng)于N阱注入?yún)^(qū)與P阱注入?yún)^(qū)的接面擊穿電壓。由于N阱注入具有較低 的摻雜濃度，因此其擊穿電壓高達(dá)30-50V，具有如此高的擊穿電壓，使得 其要保護(hù)的內(nèi)部電路有可能早于其開(kāi)啟就被ESD靜電電荷打壞。
這種防靜電保護(hù)器件的等效電路可參見(jiàn)圖2，包括有一個(gè)PNP管和一個(gè) NPN管，所述PNP管的發(fā)射極通過(guò)一個(gè)電阻接到該P(yáng)NP管的基極，所述PNP 管的集電極連接到所述NPN管的基極，所述PNP管的基極還連接到所述NPN 管的集電極，所述NPN管的發(fā)射極通過(guò)另一個(gè)電阻連接到該NPN管的基極， 所述NPN管的發(fā)射極接地，所述PNP管的發(fā)射極作為Anode陽(yáng)極。當(dāng)ESD 發(fā)生時(shí)，泄放的靜電電荷會(huì)造成保護(hù)器件的兩個(gè)寄生三極管，即圖2中的 PNP管和NPN管導(dǎo)通，如圖3所示，器件會(huì)產(chǎn)生Snapback (階躍恢復(fù))的 現(xiàn)象。但由于這兩個(gè)寄生三極管的開(kāi)啟需N阱的反向PN結(jié)發(fā)生擊穿，其擊 穿電壓高達(dá)30-50V，具有如此高的擊穿電壓，使得其要保護(hù)的內(nèi)部電路有 可能早于其開(kāi)啟就被ESD靜電電荷打壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種半導(dǎo)體防靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)，能夠 在發(fā)生靜電放電時(shí)，寄生NPN管和PNP管能夠及時(shí)開(kāi)啟，充分的對(duì)器件進(jìn) 行保護(hù)。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明半導(dǎo)體防靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)的技術(shù)方案是， 包括P型襯底，在所述P型襯底上包括有N阱注入?yún)^(qū)和P阱注入?yún)^(qū)；在所 述N阱注入?yún)^(qū)內(nèi)包括有一個(gè)P型注入?yún)^(qū)和一個(gè)N型注入?yún)^(qū)，所述N阱注入 區(qū)內(nèi)的P型注入?yún)^(qū)和N型注入?yún)^(qū)之間被一個(gè)氧化層隔離區(qū)隔開(kāi)；在所述P 阱注入?yún)^(qū)也包括有一個(gè)P型注入?yún)^(qū)和一個(gè)N型注入?yún)^(qū)，所述P阱注入?yún)^(qū)的P 型注入?yún)^(qū)和N型注入?yún)^(qū)之間被另一個(gè)氧化層隔離區(qū)隔開(kāi)；所述N阱注入?yún)^(qū) 內(nèi)的P型注入?yún)^(qū)與所述P阱注入?yún)^(qū)的N型注入?yún)^(qū)被又一個(gè)氧化層隔離區(qū)隔
開(kāi)，在所述N阱注入?yún)^(qū)內(nèi)的P型注入?yún)^(qū)與所述P阱注入?yún)^(qū)的N型注入?yún)^(qū)之 間的氧化層隔離區(qū)的上面設(shè)置有一個(gè)多晶硅。
本發(fā)明通過(guò)在傳統(tǒng)的可控硅結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了多晶硅與氧化層隔離 組成的觸發(fā)結(jié)構(gòu)，有效的降低了可控硅的開(kāi)啟電壓，而不影響其保護(hù)能力。 既保證不增加新的工藝條件，又使得用于ESD放電的寄生NPN管與PNP管 更容易開(kāi)啟，可以充分發(fā)揮其ESD能力。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明
圖1為現(xiàn)有的半導(dǎo)體防靜電保護(hù)器件的結(jié)構(gòu)示意圖2為現(xiàn)有的半導(dǎo)體防靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)的等效電路圖3為產(chǎn)生階躍恢復(fù)現(xiàn)象的電流一電壓曲線圖4為本發(fā)明半導(dǎo)體防靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖5為本發(fā)明半導(dǎo)體防靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)的等效電路圖。
圖中附圖標(biāo)記為，l.P型襯底；2.N阱注入?yún)^(qū)；3.P型注入?yún)^(qū)；4.N型
注入?yún)^(qū)；5.氧化層隔離區(qū)；6.P型注入?yún)^(qū)；7.N型注入?yún)^(qū)；8.氧化層隔離區(qū)； 9.氧化層隔離區(qū)；10.多晶硅；ll.P阱注入?yún)^(qū)；12.接地端；13. ESD電荷注 入端；14.電容；15.電阻。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明半導(dǎo)體防靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)可參見(jiàn)圖4所示，包括P型襯底1，在所 述P型襯底1上包括有N阱注入?yún)^(qū)2和P阱注入?yún)^(qū)11;在所述N阱注入?yún)^(qū) 2內(nèi)包括有一個(gè)P型注入?yún)^(qū)3和一個(gè)N型注入?yún)^(qū)4，所述N阱注入?yún)^(qū)2內(nèi)的P型注入?yún)^(qū)3和N型注入?yún)^(qū)4之間被一個(gè)氧化層隔離區(qū)5隔開(kāi)；在所述P阱 注入?yún)^(qū)11也包括有一個(gè)P型注入?yún)^(qū)6和一個(gè)N型注入?yún)^(qū)7，所述P阱注入 區(qū)11的P型注入?yún)^(qū)6和N型注入?yún)^(qū)7之間被另一個(gè)氧化層8隔離區(qū)隔開(kāi)； 所述N阱注入?yún)^(qū)2內(nèi)的P型注入?yún)^(qū)3與所述P阱注入?yún)^(qū)11的N型注入?yún)^(qū)7 被又一個(gè)氧化層隔離區(qū)9隔開(kāi)，在所述N阱注入?yún)^(qū)2內(nèi)的P型注入?yún)^(qū)3與 所述P阱注入?yún)^(qū)11的N型注入?yún)^(qū)7之間的氧化層隔離區(qū)9的上面設(shè)置有-個(gè)多晶硅IO。
所述多晶硅連接有一個(gè)觸發(fā)電路。所述觸發(fā)電路包括一個(gè)電阻15和一 個(gè)電容14，所述電阻15的一端與所述多晶硅10相連接，所述電容14的一 端也與所述多晶硅10相連接，所述電阻15的另一端連接接地端12，所述 電容14的另一端連接到ESD電荷注入端13。
本發(fā)明半導(dǎo)體防靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)的等效電路如圖5所示，包括有一個(gè)PNP 管和一個(gè)NPN管，所述PNP管的發(fā)射極通過(guò)一個(gè)電阻接到該P(yáng)NP管的基極， 所述PNP管的集電極連接到所述NPN管的基極，所述PNP管的基極還連接 到所述NPN管的集電極，所述NPN管的發(fā)射極通過(guò)另一個(gè)電阻連接到該NPN 管的基極，所述NPN管的發(fā)射極接地，所述PNP管的發(fā)射極作為ESD電荷 注入端。電容14的一端連接到ESD電荷注入端，另一端連接與電阻15的 一端相連接，電阻15的另一端接地，電容14與電阻15相連接的一端產(chǎn)生 觸發(fā)信號(hào)，控制NPN管。
這種可控硅整流器上加多晶硅觸發(fā)結(jié)構(gòu)，當(dāng)ESD發(fā)生時(shí)，會(huì)有一正電 壓加到多晶硅10上，在多晶硅10和氧化層隔離區(qū)9下面，在N型注入?yún)^(qū)7
與N阱注入?yún)^(qū)之間的P型襯底區(qū)域，會(huì)有感應(yīng)電子產(chǎn)生，這些感應(yīng)生成的 離子擴(kuò)展了N阱注入?yún)^(qū)2的耗盡層區(qū)域，減小與N型注入?yún)^(qū)7的距離，這 時(shí)由于ESD電荷聚集在N阱注入?yún)^(qū)2內(nèi)，提高了N阱注入?yún)^(qū)2的電壓，導(dǎo) 致N阱注入?yún)^(qū)2的耗盡區(qū)進(jìn)一步向橫向擴(kuò)展，與N型注入?yún)^(qū)7相接觸時(shí)就 發(fā)生了穿通效應(yīng)(punch through),電流急劇上升，導(dǎo)致寄生的NPN管與 PNP管導(dǎo)通進(jìn)入電流放大區(qū)，瀉放了ESD電荷。而在非ESD發(fā)生狀態(tài)下，多 晶硅是通過(guò)大電阻15接地，N阱注入?yún)^(qū)2與N型注入?yún)^(qū)7不會(huì)發(fā)生穿通效 應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體防靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)，包括P型襯底，在所述P型襯底上包括有N阱注入?yún)^(qū)和P阱注入?yún)^(qū)；在所述N阱注入?yún)^(qū)內(nèi)包括有一個(gè)P型注入?yún)^(qū)和一個(gè)N型注入?yún)^(qū)，所述N阱注入?yún)^(qū)內(nèi)的P型注入?yún)^(qū)和N型注入?yún)^(qū)之間被一個(gè)氧化層隔離區(qū)隔開(kāi)；在所述P阱注入?yún)^(qū)也包括有一個(gè)P型注入?yún)^(qū)和一個(gè)N型注入?yún)^(qū)，所述P阱注入?yún)^(qū)的P型注入?yún)^(qū)和N型注入?yún)^(qū)之間被另一個(gè)氧化層隔離區(qū)隔開(kāi)；所述N阱注入?yún)^(qū)內(nèi)的P型注入?yún)^(qū)與所述P阱注入?yún)^(qū)的N型注入?yún)^(qū)被又一個(gè)氧化層隔離區(qū)隔開(kāi)，其特征在于，在所述N阱注入?yún)^(qū)內(nèi)的P型注入?yún)^(qū)與所述P阱注入?yún)^(qū)的N型注入?yún)^(qū)之間的氧化層隔離區(qū)的上面設(shè)置有一個(gè)多晶硅。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體防靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述 多晶硅連接有一個(gè)觸發(fā)電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體防靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述 觸發(fā)電路包括一個(gè)電阻和一個(gè)電容，所述電阻的一端與所述多晶硅相連接， 所述電容的一端也與所述多晶硅相連接，所述電阻的另一端接地，所述電 容的另一端連接到ESD電荷注入端。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種半導(dǎo)體防靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)，包括P型襯底，在所述P型襯底上包括有N阱注入?yún)^(qū)和P阱注入?yún)^(qū)；在所述N阱注入?yún)^(qū)和所述P阱注入?yún)^(qū)內(nèi)各包括有一個(gè)P型注入?yún)^(qū)和一個(gè)N型注入?yún)^(qū)，所述P型注入?yún)^(qū)和N型注入?yún)^(qū)之間被一個(gè)氧化層隔離區(qū)隔開(kāi)；所述N阱注入?yún)^(qū)內(nèi)的P型注入?yún)^(qū)與所述P阱注入?yún)^(qū)的N型注入?yún)^(qū)被又一個(gè)氧化層隔離區(qū)隔開(kāi)，在所述N阱注入?yún)^(qū)內(nèi)的P型注入?yún)^(qū)與所述P阱注入?yún)^(qū)的N型注入?yún)^(qū)之間的氧化層隔離區(qū)的上面設(shè)置有一個(gè)多晶硅。本發(fā)明有效的降低了可控硅的開(kāi)啟電壓，既保證不增加新的工藝條件，又使得用于ESD放電的寄生NPN管與PNP管更容易開(kāi)啟，可以充分發(fā)揮其ESD能力。
文檔編號(hào)H01L27/04GK101188237SQ200610118439
公開(kāi)日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2006年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月17日
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