[发明专利]一种静电放电保护二极管

说明书

技术领域

本发明属于静电放电(Electro-Static Discharge，ESD)保护电路领域，具体涉及一种静电放电保护二极管。

背景技术

静电(Static Electricity)可以说无处不在，任何两个不同材质的物体摩擦，都有可能产生静电。当带有静电的物体，例如人体、测试机台等，接触到IC的金属引脚时所产生的瞬间高压放电，会经由金属引脚影响内部电路，所以经由静电放电所引起的损坏，可能造成电子系统的失效。静电放电保护电路的主要功能是当有静电放电发生时，在静电放电的脉冲未到达内部电路之前先行启动，以迅速地消除过高的电压，进而减少静电放电现象所导致的破坏。

习知静电放电保护电路常运用静电放电保护二极管保护内部电路，例如，在内部MOS管的栅两端并联连接一个静电放电保护二极管，使本来加在栅上的静电电压通过静电放电保护二极管回路释放静电。

图1所示为现有技术的静电放电保护二极管结构示意图。如图1所示，该静电放电保护二极管10形成于半导体衬底110上，在半导体衬底110中形成N型的第一阱区120，该第一阱区用于形成二极管；第一阱区120中形成第二阱区130和第三阱区150；其中第二阱区130为P+掺杂形成，P型的第二阱区130与N型第一阱区120共同形成PN结二极管，同时第二阱区130的高掺杂特性可以用作二极管的电极，因此其与二极管外部的阳极160连接；其中第二阱区130为N+掺杂形成，其高掺杂特性可以用作二极管的电极，用于与外部的阴极170连接；第一阱区120中还包括用于绝缘隔离第二阱区130和第三阱区150的浅沟隔离缘(Shallow Trench Insulator，STI)区140，从而能够避免二极管10的两端电极直接连接。二极管10作为ESD器件时，一般只工作在正向导通情况，当阳极160上积累正电荷、阴极170积累负电荷时，瞬间的静电高电压可以使二极管20导通，电流从阳极160，经由第二阱区130、第一阱区120、第三阱区150至阴极170，静电荷可以得到瞬间释放。在实际应用中，以静电放电保护二极管10用来保护MOS管为例，其阳极160和阴极170是分别与MOS的栅的两端连接的，因此，通过静电放电保护二极管10的回路放电，避免了高压静电对MOS的栅的破坏，增强了芯片的可靠性。但是，MOS的栅实际上是与静电放电保护二极管10并联的，静电放电保护二极管10静电释放时的放电速度以及其二极管正向导通压降影响其静电保护的效果，放电速度与二极管正向导通压降又是与该二极管的正向导通电阻息息相关，二极管的正向导通电阻越小，放电速度越快，二极管正向导通压降越小，因此静电对MOS的栅的破坏的可能性越小。继续如图1所示，静电放电保护二极管10在静电作用下正向导通时，由于第一阱区120的掺杂浓度相对较低、以及STI区140的存在(图1中虚线所示为该二极管正向导通时正向导通电阻的形成示意)，导致该二极管导通时的正向导通电阻过大，影响了静电放电保护二极管10的静电保护效果。

该发明从降低静电放电保护二极管的正向导通电阻出发，对图1所示的静电放电保护二极管结构进行了改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，降低静电放电保护二极管的正向导通电阻。

为解决上述技术问题，本发明提供的静电放电保护二极管，包括：半导体衬底；

第一导电类型的第一阱区，设置于半导体衬底之上；

第二导电类型的第二阱区，设置于第一阱区的上表层，用于与第一阱区形成PN结；

第一导电类型的第三阱区，设置于第一阱区的上表层，用于形成所述二极管的电极；

浅沟槽隔离区，设置于第二阱区与第三阱区之间，用于防止所述第二阱区与第三阱区直接接触导通；

栅电极层，设置于所述浅沟槽隔离区正上方。

根据本发明提供的静电放电保护二极管，其中，所述浅沟槽隔离区的深度分别大于第二阱区与第三阱区的深度、同时小于第一阱区的深度。所述栅电极层为多晶硅栅电极层。在平行于半导体衬底上表面的截面，所述栅电极层的图形面积小于浅沟槽隔离区的图形面积。