[实用新型]一种双向三路径导通的高压ESD保护器件

权利要求书

1.一种双向三路径导通的高压ESD保护器件，其包括两条正向高压ESD电流泄放路径和一条反向高压ESD电流泄放路径，以降低触发电压和导通电阻，提高维持电压和二次击穿电流，其特征在于：包括P-衬底(201)，N+埋层(202)，左N型外延(203)、右N型外延(205)，高压P阱(204)，漂移区(206)、第一场氧隔离区(211)、第二场氧隔离区(212)、第三场氧隔离区(213)、第四场氧隔离区(214)、第五场氧隔离区(215)，一些主要的电学接触区域：源区(208)、漏区(209)、阴极接触区(207)、阳极接触区(210)、多晶硅栅(218)及多晶硅栅覆盖的薄栅氧化层(217)和多晶硅栅左侧的第一氮化硅侧墙(216)、多晶硅栅右侧的第二氮化硅侧墙(219)； 

所述N+埋层(202)在所述P-衬底(201)的表面部分区域中，在所述N+埋层(202)和部分所述P-衬底(201)的表面生长一层4～6μm厚的N型外延，所述高压P阱(204)形成于N型外延的中间部分区域，且所述高压P阱(204)把N型外延隔离分成所述左N型外延(203)和所述右N型外延(205)，所述高压P阱(204)底部区域的一半面积与所述N+埋层(202)相连，另一半面积与所述P-衬底(201)相连； 

所述左N型外延(203)上从左到右依次设有所述第一场氧隔离区(211)和所述阴极接触区(207)； 

所述高压P阱(204)上设有所述源区(208)，所述阴极接触区(207)和所述源区(208)之间设有所述第二场氧隔离区(212)； 

所述右N型外延(205)上从左至右依次设有所述漂移区(206)、所述阳极接触区(210)和所述第五场氧隔离区(215)； 

所述漂移区(206)从左至右依次设有所述第三场氧隔离区(213)和所述漏区(209)；所述漏区(209)和所述阳极接触区(210)之间设有所述第四场氧隔离区(214)； 

所述源区(208)和所述漏区(209)之间从左到右分别设有所述多晶硅栅左侧的第一氮化硅侧墙(216)、所述多晶硅栅覆盖的薄栅氧化层(217)、所述多晶硅栅(218)和所述多晶硅栅右侧的第二氮化硅侧墙(219)，所述多晶硅栅(218)通过所述多晶硅栅覆盖的薄栅氧化层(217)和部分所述第三场氧隔离区(213)与所述高压P阱(204)、所述右N型外延(205)隔离，所述多晶硅栅(218)覆盖了全部所述多晶硅栅覆盖的薄栅氧化层(217)和部分所述第三场氧隔离区(213)； 

所述阴极接触区(207)与所述源区(208)通过左侧金属相连接，用作器件测试的阴极接触区(207)，所述阳极接触区(210)与所述漏区(209)通过右侧金属相连接，用作器件测试的阳极接触区(210)； 

所述漏区(209)、所述漂移区(206)、所述右N型外延(205)、所述N+埋层(202)、所述高压P阱(204)、所述源区(208)、所述多晶硅栅覆盖的薄栅氧化层(217)和所述多晶硅栅(218)形成一NLDMOS结构； 

所述阳极接触区(210)、所述右N型外延(205)、所述N+埋层(202)、所述高压P阱(204)和所述源区(208)形成一正向SCR结构； 

所述阴极接触区(207)、所述左N型外延(203)、所述高压P阱(204)、所述右N型外延(205)、所述漂移区(206)和所述漏区(209)形成一反向SCR结构。 

2.如权利要求1所述的双向三路径导通的高压ESD保护器件，其特征在于：所述的NLDMOS和正向SCR结构，当ESD脉冲电压达到器件的触发电压时，所述的NLDMOS和正向SCR两结构同时开启，形成两条ESD电流泄放路径，以提高器件的二次击穿电流，且所述的NLDMOS与正向SCR结构是一种并联连接方式，以降低导通电阻。 

3.如权利要求1所述的双向三路径导通的高压ESD保护器件，其特征在于：通过重掺杂N型杂质离子形成的所述N+埋层(202)，其横向长度约为所述P-衬底(201)横向长度的0.6-0.8倍，这不仅可以降低器件在ESD脉冲作用下的触发电压，还给器件在半导体制造过程中的扩散预留适当的冗余量，保证器件正常工作。 

4.如权利要求1所述的双向三路径导通的高压ESD保护器件，其特征在于：所述正向SCR结构中的基区宽度由所述右N型外延(205)承担，其较长的基区宽度可提高器件维持电压。 

5.如权利要求1所述的双向三路径导通的高压ESD保护器件，其特征在于：所述正向SCR结构和所述反向SCR结构中的阳极接触区(210)和阴极接触区(207)，分别位于所述NLDMOS结构的两侧，拉长了ESD脉冲电压作用下触发导通后的电流路径，以提高器件的维持电压。