[发明专利]双向ESD保护器件、结构及制备方法有效

专利信息
申请号: 202011235908.2 申请日: 2020-11-09
公开(公告)号: CN112151534B 公开(公告)日: 2021-08-17
发明(设计)人: 史林森;刘兴龙;关宇轩;李建平;刘森 申请(专利权)人: 微龛(广州)半导体有限公司
主分类号: H01L27/02 分类号: H01L27/02;H01L21/84
代理公司: 上海光华专利事务所(普通合伙) 31219 代理人: 佟婷婷
地址: 510663 广东省广州市高新技术*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 双向 esd 保护 器件 结构 制备 方法
【说明书】:

发明提供一种双向ESD保护器件、结构及制备方法,ESD保护结构包括至少一个ESD保护结构单元,ESD保护结构单元包括基底、N阱、第一P阱、第二P阱、第一P注入区、第二P注入区、第三P注入区、第一N注入区、第二N注入区、第一导电栅、第二导电栅及功能层引出结构。本发明的双向ESD保护器件、结构及制备方法,通过前栅可以改变阱的电势,背栅不仅可以改变阱电势,还可以改变集电结的势垒,实现对触发电压的调制。无论正向还是反向的静电信号,都可以实现正负的调制,电压范围可变化而不影响其它器件,极大的增加了设计的灵活性以及系统的可靠性。本发明可采用多指结构设计,提升泄放电流能力。

技术领域

本发明涉及静电保护领域,特别是涉及一种双向ESD保护器件、结构及制备方法。

背景技术

随着微电子器件向尺寸微缩和功能集成,芯片的静电防护(Electrostaticdischarge,ESD)变得越来越重要。小尺寸器件的栅介质和隔离更薄,导致器件承受静电的能力变弱,ESD器件设计的窗口变窄;越来越多模块集成在硅基板上,导致芯片遭受ESD的风险越来越多。

自从智能剥离技术被发明以来,SOI衬底被广泛用于制造先进集成电路。随着金属氧化物场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)特征尺寸进入深亚微米及纳米时代,超薄全耗尽SOI材料成了有效抑制短沟道效应的优良解决方案之一。

ESD保护器件分为非滞回器件和回滞器件。非滞回器件在过了触发电压后,呈现低阻特性,从而泄放ESD冲击电流,如电阻、二极管等。回滞器件内部存在反馈环路,当到达触发电压后,器件电流增大,随后器件压降降低,进入维持滞回状态,形成低阻通路,从而泄放电流,如栅接地NMOS、栅控MOS、双极型晶体管等。相比于非滞回器件,滞回器件具有更强的保护能力和灵活性,但需要根据特定工艺进行设计,且难以进行电路仿真。

另外,由于寄生的二极管能把负信号分流到地,因此大多数ESD器件仅允许单向正信号。然而,在一些应用中,如数字用户线接口、NFC天线等,在输入输出端口,正负信号都存在。 另一方面,由于顶层硅膜比较薄,因此静电放电防护变得越来越困难,尤其是纳米器件的ESD防护。在一些诸如ADSL的系统应用中,PIN的信号是混合的,即正负变化的。因此,双向导通的ESD保护器件变得特别重要。且现有一些ESD保护器件触发电压难以有效控制。

因此,如何提出一种双向ESD保护器件以解决现有技术上述问题实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种双向ESD保护器件、结构及制备方法,用于解决现有技术中ESD保护器件难以有效实现双向保护、触发电压可调等问题。

为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种双向ESD保护结构,所双向ESD保护结构包括双向ESD保护结构单元,其中,所述ESD保护结构单元包括:

基底,所述基底自上而下包括第一器件功能层、第一绝缘层及第二器件功能层;

形成在所述第一器件功能层中的N阱;

设置于所述N阱两侧的第一P阱和第二P阱;

第一P注入区、第二P注入区及第三P注入区,所述第一P注入区设置于所述第一P阱内,所述第二P注入区设置于所述第二P阱内,所述第三P注入区设置于所述N阱内;

第一N注入区和第二N注入区,所述第一N注入区跨设在所述第一P阱和所述N阱内,所述第二N注入区跨设在所述第二P阱和所述N阱内;

若干设置在所述N阱上的第一导电栅以及设置在所述第一P阱和所述第二P阱上的第二导电栅,其中,所述第一导电栅对应设置在所述第一N注入区和所述第三P注入区之间以及所述第二N注入区和所述第三P注入区之间,所述第二导电栅对应设置在所述第一N注入区和所述第一P注入区之间以及所述第二N注入区和所述第二P注入区之间;

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