[发明专利]双向ESD保护器件、结构及制备方法有效
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 | ||
本发明提供一种双向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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H01L 半导体器件;其他类目中不包括的电固体器件
H01L27-00 由在一个共用衬底内或其上形成的多个半导体或其他固态组件组成的器件
H01L27-01 .只包括有在一公共绝缘衬底上形成的无源薄膜或厚膜元件的器件
H01L27-02 .包括有专门适用于整流、振荡、放大或切换的半导体组件并且至少有一个电位跃变势垒或者表面势垒的;包括至少有一个跃变势垒或者表面势垒的无源集成电路单元的
H01L27-14 . 包括有对红外辐射、光、较短波长的电磁辐射或者微粒子辐射并且专门适用于把这样的辐射能转换为电能的,或适用于通过这样的辐射控制电能的半导体组件的
H01L27-15 .包括专门适用于光发射并且包括至少有一个电位跃变势垒或者表面势垒的半导体组件
H01L27-16 .包括含有或不含有不同材料结点的热电元件的;包括有热磁组件的