[实用新型]一种纵向NPN触发的高维持电压的高压ESD保护器件

权利要求书

1.一种纵向NPN触发的高维持电压的高压ESD保护器件，其特征在于：主要由衬底Psub(101)，N埋层(102)，P外延(103)，第一N下沉阱(104)，高压深N阱(105)，第二N下沉阱(106)，第一N+注入区(107)，第一P+注入区(108)，第二N+注入区(109)，第三N+注入区(110)，第一场氧隔离区(111)、第二场氧隔离区(112)、第三场氧隔离区(113)、第四场氧隔离区(114)、第五场氧隔离区(117)和多晶硅栅(115)及其覆盖的栅薄氧化层(116)构成； 

所述N埋层(102)在所述衬底Psub(101)的表面； 

所述P外延(103)在所述N埋层(102)上； 

所述P外延(103)上从左到右依次设有所述第一场氧隔离区(111)、所述第一N下沉阱(104)、所述高压深N阱(105)及所述第二N下沉阱(106)和所述第五场氧隔离区(117)； 

所述第一N下沉阱(104)上设有所述第一N+注入区(107)，所述第一场氧隔离区(111)与所述第一N+注入区(107)相连接； 

所述高压深N阱(105)上从左到右依次设有所述第一P+注入区(108)、所述第三场氧隔离区(113)和所述第二N+注入区(113)； 

所述第一N+注入区(107)与所述第一P+注入区(108)之间设有所述第二场氧隔离区(112)； 

所述第二N下沉阱(106)上设有所述第三N+注入区(110)； 

所述第二N+注入区(109)与所述第三N+注入区(110)之间设有所述第四场氧隔离区(114)、所述多晶硅栅(115)和所述栅薄氧化层(116)，所述第四场氧隔离区(114)左半部分位于所述高压深N阱(105)的表面部分区域上，所述第四场氧隔离区(114)右半部分位于所述多晶硅栅(115)的表面部分区域上，所述多晶硅(115)覆盖了全部的所述栅薄氧化层(116)，所述栅薄氧化层(116)横跨在所述高压深N阱(105)和所述P外延(103)的表面部分区域上； 

所述第一N+注入区(107)和所述第三N+注入区(110)分别与金属层1的第一金属层(218)、第二金属层(224)相连接，金属层1的所述第一金属层(218)、所述第二金属层(224)与金属层2的第三金属层(225)相连接，并从金属层2的所述所述第三金属层(225)引出一电极(226)，用作器件的阴极； 

所述多晶硅栅(115)与金属层1的第四金属层(223)相连接，并从金属层1的所述第四金属层(223)引出一电极(227)，用作器件的栅极； 

所述第一P+注入区(108)、所述第二N+注入区(109)分别与金属层1的第五金属层(219)、第六金属层(220)相连接，金属层1的所述第五金属层(219)、所述第六金属层(220)与金属层2的第七金属层(221)相连接，并从金属层2的所述第七金属层(221)引出一电极(222)，用作器件的阳极； 

当器件所述阳极接高压ESD脉冲的高电位，所述阴极和所述栅极接地时，所述高压深N阱(105)、所述P外延(103)、所述N埋层(102)可构成一纵向NPN结构，既能承受高压脉冲冲 击，被触发后又能形成LDMOS、SCR和BJT三结构的ESD电流导通路径，以提高二次击穿电流和维持电压，降低导通电阻； 

当器件所述阴极接高压ESD脉冲的高电位，所述阳极和所述栅极接地时，所述第一N下沉阱(104)、所述第二N下沉阱(106)、所述N埋层(102)、所述P外延(103)与所述高压深N阱(105)形成NPN两叉指结构的ESD电流泄放路径，以提高反向脉冲作用下器件的二次击穿电流、降低导通电阻。 

2.如权利要求1所述的纵向NPN触发的高维持电压的高压ESD保护器件，其特征在于：利用所述第一N下沉阱(104)、所述第二N下沉阱(106)、所述N埋层(102)、所述P外延(103)和所述高压深N阱(105)，构成了一具有较长导通路径纵向NPN结构的ESD保护器件，以降低表面电场，提高器件的耐高压能力和维持电压。 

3.如权利要求1所述的纵向NPN触发的高维持电压的高压ESD保护器件，其特征在于：所述P型外延(103)的厚度为8～10μm，由此既可以防止所述高压深N阱(105)与所述P外延(103)之间的耗尽区和所述P外延(103)与所述N埋层(102)之间的耗尽区重叠，即NPN结构不发生基区穿通，又能保证器件在ESD脉冲来临时及时开启。