專利名稱：一種利用多晶硅構(gòu)建esd泄放通道的防護(hù)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用多晶硅版圖層 次構(gòu)造靜電電流泄放通道的靜電放電防護(hù)器件。
技術(shù)背景靜電放電是在一個(gè)集成電路浮接的情況下，大量的電荷從外向內(nèi)灌入 集成電路的瞬時(shí)過程，整個(gè)過程大約耗時(shí)100ns。此外，在集成電路放電 時(shí)會(huì)產(chǎn)生數(shù)百甚至數(shù)千伏特的高壓，這會(huì)打穿集成電路中的輸入級(jí)的柵氧 化層。隨著集成電路中的MOS管的尺寸越來越小，柵氧化層的厚度也越 來越薄，在這種趨勢(shì)下，使用高性能的靜電防護(hù)器件來泄放靜電放電的電 荷以保護(hù)柵極氧化層不受損害是十分必需的。靜電放電現(xiàn)象的模式主要有四種人體放電模式(HBM)、機(jī)械放電模 式(MM)、器件充電模式(CDM)以及電場(chǎng)感應(yīng)模式(FIM)。對(duì)一般集成電路 產(chǎn)品來說， 一般要經(jīng)過人體放電模式，機(jī)械放電模式以及器件充電模式的 測(cè)試。為了能夠承受如此高的靜電放電電壓，集成電路產(chǎn)品通常必須使用 具有高性能、高耐受力的靜電放電保護(hù)器件。為了達(dá)成保護(hù)芯片抵御靜電襲擊的目的，目前已有多種靜電防護(hù)器件 被提出，比如二極管，柵極接地的MOS管，其中公認(rèn)效果比較好的防護(hù) 器件是可控硅SCR (silicon controlled rectifier)。該防護(hù)器件的具體結(jié)構(gòu)如 圖l所示，P型襯底ll上為阱區(qū)，阱區(qū)包括N阱12和P阱16， N阱12 和P阱16上均有兩個(gè)注入?yún)^(qū)，分別是N+注入?yún)^(qū)14和P+注入?yún)^(qū)15。其中 N阱12的N+注入?yún)^(qū)設(shè)置在遠(yuǎn)離P阱16的一端，P+注入?yún)^(qū)設(shè)置在靠近P 阱16的一端；P阱16的P+注入?yún)^(qū)設(shè)置在遠(yuǎn)離N阱12的一端，N+注入?yún)^(qū) 設(shè)置在靠近N阱12的一端。一 N+注入?yún)^(qū)設(shè)置在N阱12和P阱16連接 處上方并跨接在N阱12和P阱16之間，所有注入?yún)^(qū)之間是用淺壕溝隔離 STI 13進(jìn)行隔離。N阱12的N+注入?yún)^(qū)和P+注入?yún)^(qū)接電學(xué)陽(yáng)極Anode, P 阱16的N+注入?yún)^(qū)和P+注入?yún)^(qū)接電學(xué)陰極Cathode。圖2是和這個(gè)SCR 結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的電原理圖。在集成電路的正常操作下，靜電放電保護(hù)器件是 處于關(guān)閉的狀態(tài)，不會(huì)影響集成電路輸入輸出接合墊上的電位。而在外部 的靜電灌入集成電路而產(chǎn)生瞬間的高電壓的時(shí)候，這個(gè)器件會(huì)開啟導(dǎo)通， 迅速地排放掉靜電電流。但是該可控硅SCR在惡劣的靜電環(huán)境下防靜電 的效果不是非常理想，同時(shí)該可控硅SCR觸發(fā)點(diǎn)電壓值不能夠靈活地調(diào) 整。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以靈活調(diào)整 觸發(fā)點(diǎn)電壓值，并且可以有效提高防護(hù)靜電能力的防護(hù)器件。
本實(shí)用新型的靜電放電防護(hù)器件包括P型襯底，P型襯底上為阱區(qū)， 阱區(qū)包括N阱和P阱。N阱和P阱上均設(shè)有兩個(gè)注入?yún)^(qū)，分別是N+注入 區(qū)和P+注入?yún)^(qū)。其中N阱的N+注入?yún)^(qū)設(shè)置在遠(yuǎn)離P阱的一端，P+注入 區(qū)設(shè)置在靠近P阱的一端；P阱的P+注入?yún)^(qū)設(shè)置在遠(yuǎn)離N阱的一端，N+ 注入?yún)^(qū)設(shè)置在靠近N阱的一端；N阱和P阱上的N+注入?yún)^(qū)和P+注入?yún)^(qū)用 淺壕溝隔離STI進(jìn)行隔離。在阱區(qū)上方對(duì)應(yīng)N阱的P+注入?yún)^(qū)與P阱的N+ 注入?yún)^(qū)之間位置設(shè)置有多晶硅層，多晶硅層與阱區(qū)之間設(shè)置Si02氧化 層，多晶硅層的一邊摻入P型雜質(zhì)形成P+多晶硅注入?yún)^(qū)，另一邊摻入N 型雜質(zhì)形成N+多晶硅注入?yún)^(qū)，中間為本征多晶硅區(qū)。本征多晶硅區(qū)和 Si02氧化層上打有通孔，阱區(qū)上對(duì)應(yīng)通孔的位置設(shè)置有環(huán)形淺壕溝隔離 STI，通孔的內(nèi)壁與環(huán)形淺壕溝隔離STI的外沿相對(duì)應(yīng)，環(huán)形淺壕溝隔離 STI內(nèi)設(shè)置N+注入?yún)^(qū)，環(huán)形淺壕溝隔離STI和N+注入?yún)^(qū)跨接在N阱和P 阱之間。
本實(shí)用新型中的P型襯底、N阱和P阱采用現(xiàn)有的可控硅SCR對(duì)應(yīng)
的結(jié)構(gòu)和工藝，Si02氧化層采用現(xiàn)有通用的淀積等工藝即可實(shí)現(xiàn)。
本實(shí)用新型在傳統(tǒng)SCR的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上利用了多晶硅版圖層次構(gòu)造靜
電電流泄放通路。如果在N阱上面的多晶硅外端摻雜P型雜質(zhì)構(gòu)成P+多 晶硅注入?yún)^(qū)，在P阱上面的多晶硅外端摻雜N型雜質(zhì)構(gòu)成N+多晶硅注入 區(qū)。這樣相當(dāng)于一個(gè)P-I-N結(jié)構(gòu)的多晶硅和傳統(tǒng)的可控硅SCR并聯(lián)。因 此，在不增加布局面積的情況下，靜電電流的泄放電流的通道增加了，靜 電防護(hù)的性能提高了。同時(shí)我們可以通過改變本征多晶硅的長(zhǎng)度(P+多晶 硅注入?yún)^(qū)和N+多晶硅注入?yún)^(qū)的間隔距離)來調(diào)整P-I-N結(jié)構(gòu)的觸發(fā)電壓 值，進(jìn)而靈活調(diào)整該防護(hù)器件的觸發(fā)電壓值。
如果在N阱上面的多晶硅外端摻雜N型雜質(zhì)構(gòu)成N+多晶硅注入?yún)^(qū)， 在P阱上面的多晶硅外端摻雜P型雜質(zhì)構(gòu)成P+多晶硅注入?yún)^(qū)。這樣相當(dāng) 于一個(gè)N-I-P結(jié)構(gòu)的多晶硅和傳統(tǒng)的可控硅SCR并聯(lián)。因此，在不增加布 局面積的情況下，靜電電流的泄放電流的通道增加了，靜電防護(hù)的性能提 高了。同時(shí)我們可以通過改變本征多晶硅的長(zhǎng)度(P+多晶硅注入?yún)^(qū)和N+ 多晶硅注入?yún)^(qū)的間隔距離)來調(diào)整N-I-P結(jié)構(gòu)的觸發(fā)電壓值，進(jìn)而靈活調(diào) 整該防護(hù)器件的觸發(fā)電壓值。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的可控硅SCR靜電放電防護(hù)器件的剖面圖2為圖l的等效電原理圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的剖面圖4為圖3的俯視圖5為圖3的等效電原理圖。
具體實(shí)施方式

結(jié)合說明書附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
如圖3和圖4所示， 一種利用多晶硅構(gòu)建ESD泄放通道的防護(hù)器件 包括P型襯底30， P型襯底30上為阱區(qū)，阱區(qū)包括N阱31和P阱39。 N 阱31和P阱39上均設(shè)有兩個(gè)注入?yún)^(qū)，分別是N+注入?yún)^(qū)32a和P+注入?yún)^(qū) 34。其中N阱31的N+注入?yún)^(qū)32a設(shè)置在遠(yuǎn)離P阱39的一端，P+注入?yún)^(qū) 34設(shè)置在靠近P阱39的一端；P阱39的P+注入?yún)^(qū)34設(shè)置在遠(yuǎn)離N阱31
的一端，N+注入?yún)^(qū)32a設(shè)置在靠近N阱31的一端；N阱31和P阱39上 的N+注入?yún)^(qū)32a和P+注入?yún)^(qū)34用淺壕溝隔離STI 33a進(jìn)行隔離。在阱 區(qū)上方對(duì)應(yīng)N阱31的P+注入?yún)^(qū)34與P阱39的N+注入?yún)^(qū)32a之間位置 設(shè)置有多晶硅層，多晶硅層與阱區(qū)之間設(shè)置&02氧化層38，多晶硅層的 一邊摻入P型雜質(zhì)形成P+多晶硅注入?yún)^(qū)35，另一邊摻入N型雜質(zhì)形成 N+多晶硅注入?yún)^(qū)37，中間為本征多晶硅區(qū)36。本征多晶硅區(qū)36和Si02 氧化層38上打有通孔41，阱區(qū)上對(duì)應(yīng)通孔41的位置設(shè)置有環(huán)形淺壕溝 隔離STI 33b，通孔41的內(nèi)壁與環(huán)形淺壕溝隔離STI 33b的外沿相對(duì) 應(yīng)，環(huán)形淺壕溝隔離STI 33b內(nèi)設(shè)置N+注入?yún)^(qū)32b，環(huán)形淺壕溝隔離STI 33b和N+注入?yún)^(qū)32b跨接在N阱31和P阱39之間。
工作中，如果在N阱上面的多晶硅外端摻雜P型雜質(zhì)構(gòu)成P+多晶硅 注入?yún)^(qū)，在P阱上面的多晶硅外端摻雜N型雜質(zhì)構(gòu)成N+多晶硅注入?yún)^(qū)。 這樣相當(dāng)于一個(gè)P-I-N結(jié)構(gòu)的多晶硅和傳統(tǒng)的可控硅SCR并聯(lián)(如圖5所 示)。當(dāng)電學(xué)陽(yáng)極輸入正常信號(hào)電平時(shí)，該防護(hù)器件不會(huì)導(dǎo)通干擾芯片內(nèi) 部電路的正常工作。而在危險(xiǎn)的靜電信號(hào)到來的時(shí)候，本征多晶硅正向貫 通從而泄放靜電電流，從而使輸入緩沖器51能夠抵御外界的靜電沖擊。
權(quán)利要求1、一種利用多晶硅構(gòu)建ESD泄放通道的防護(hù)器件，包括P型襯底(30)，P型襯底(30)上為阱區(qū)，阱區(qū)包括N阱(31)和P阱(39)，其特征在于N阱(31)和P阱(39)上均設(shè)有兩個(gè)注入?yún)^(qū)，分別是N+注入?yún)^(qū)(32a)和P+注入?yún)^(qū)(34)；其中N阱(31)的N+注入?yún)^(qū)(32a)設(shè)置在遠(yuǎn)離P阱(39)的一端，P+注入?yún)^(qū)(34)設(shè)置在靠近P阱(39)的一端；P阱(39)的P+注入?yún)^(qū)(34)設(shè)置在遠(yuǎn)離N阱(31)的一端，N+注入?yún)^(qū)(32a)設(shè)置在靠近N阱(31)的一端；N阱(31)和P阱(39)上的N+注入?yún)^(qū)(32a)和P+注入?yún)^(qū)(34)用淺壕溝隔離STI(33a)進(jìn)行隔離；在阱區(qū)上方對(duì)應(yīng)N阱(31)的P+注入?yún)^(qū)(34)與P阱(39)的N+注入?yún)^(qū)(32a)之間位置設(shè)置有多晶硅層，多晶硅層與阱區(qū)之間設(shè)置SiO2氧化層(38)，多晶硅層的一邊摻入P型雜質(zhì)形成P+多晶硅注入?yún)^(qū)(35)，另一邊摻入N型雜質(zhì)形成N+多晶硅注入?yún)^(qū)(37)，中間為本征多晶硅區(qū)(36)；本征多晶硅區(qū)(36)和SiO2氧化層(38)上打有通孔(41)，阱區(qū)上對(duì)應(yīng)通孔(41)的位置設(shè)置有環(huán)形淺壕溝隔離STI(33b)，通孔(41)的內(nèi)壁與環(huán)形淺壕溝隔離STI(33b)的外沿相對(duì)應(yīng)；環(huán)形淺壕溝隔離STI(33b)內(nèi)設(shè)置N+注入?yún)^(qū)(32b)，環(huán)形淺壕溝隔離STI(33b)和N+注入?yún)^(qū)(32b)跨接在N阱(31)和P阱(39)之間。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種靜電放電防護(hù)器件?，F(xiàn)有的可控硅SCR防靜電的效果不理想，觸發(fā)點(diǎn)電壓值不能夠靈活調(diào)整。本實(shí)用新型在現(xiàn)有的可控硅SCR上設(shè)置有SiO₂氧化層和多晶硅層，多晶硅層兩邊為P+多晶硅注入?yún)^(qū)和N+多晶硅注入?yún)^(qū)，中間為本征多晶硅區(qū)。本征多晶硅區(qū)和SiO₂氧化層上打有通孔，阱區(qū)上對(duì)應(yīng)通孔的位置設(shè)置有環(huán)形淺壕溝隔離STI，環(huán)形淺壕溝隔離STI內(nèi)設(shè)置N+注入?yún)^(qū)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)P-I-N或N-I-P結(jié)構(gòu)的多晶硅和傳統(tǒng)的可控硅SCR并聯(lián)，提高了靜電防護(hù)的性能，同時(shí)可以通過改變本征多晶硅的長(zhǎng)度調(diào)整P-I-N或N-I-P結(jié)構(gòu)的觸發(fā)電壓值，進(jìn)而靈活調(diào)整該防護(hù)電路的觸發(fā)電壓值。
文檔編號(hào)H01L27/04GK201041805SQ20072010694
公開日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2007年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月5日
發(fā)明者強(qiáng) 崔, 張吉皓, 斯瑞珺, 曾才賦, 杜宇禪, 杜曉陽(yáng), 慧 洪, 董樹榮, 茗 陳, 霍明旭, 雁 韓, 黃大海 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)