[实用新型]一种双向三路径导通的高压ESD保护器件

摘要

一种双向三路径导通的高压ESD保护器件，可用于片上IC高压ESD保护电路。包括P-衬底、N+埋层、左/右N型外延、漂移区、高压P阱、漏区、源区、多晶硅栅、阳极/阴极接触区。其中漂移区、高压P阱、漏区、源区、多晶硅栅构成的NLDMOS结构和阳极接触区、N+埋层、高压P阱和源区构成的正向SCR结构，形成两条高压ESD电流泄放路径，可提高器件的二次击穿电流，降低导通电阻和触发电压。阴极接触区、左N型外延、高压P阱、N+埋层和漏区构成的反向SCR结构，形成一条反向高压ESD电流泄放路径。上述两种SCR结构的电流路径较长，可提高器件的维持电压，还能实现ESD电流双向泄放，具有双向ESD保护功能。

主权项

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。