[发明专利]一种利用阱分割技术提高低压ESD防护性能的方法

摘要

一种利用阱分割技术提高低压ESD防护性能的方法，具体包括阱分割技术和特殊的金属布线方法，可用于提高片上IC低压ESD保护的可靠性，本发明方法实例器件一主要由P衬底、第一N阱、第一P阱、第二P阱、第二N阱、第三P阱、第三N阱、第四P阱、第四N阱、第四P+注入区、第五N+注入区构成。在ESD应力作用下，利用阱分割技术，一方面，可获得二极管串触发SCR的低压ESD保护器件，避免器件内部产生雪崩击穿效应，降低器件的触发电压，另一方面，可大幅降低器件的寄生电容，满足射频IC的ESD保护需求。此外，通过调整器件内部N+注入区和P+注入区位置，改变SCR结构的ESD电流泄放路径，并结合金属布线设计，调节器件的维持电压。

主权项

1.一种利用阱分割技术提高低压ESD防护器件性能的方法，其包括阱分割技术和金属布线方法，不仅能够调节器件的触发电压和维持电压，还能够提高器件的单位面积ESD电流泄放效率，增强器件的ESD鲁棒性，其特征在于：以八个二极管触发SCR结构的低压ESD保护器件为本发明实例，在所述低压ESD保护器件的P衬底(101)上方，从左至右分别设有第一N阱(102)和第一P阱(103)，一方面，利用阱分割技术，将所述第一N阱(102)的左半部分区域沿所述低压ESD保护器件剖面Z轴方向，依次将所述第一N阱(102)分割为第二P阱(105)、第二N阱(106)、第三P阱(107)，所述阱分割技术可根据被保护电路的需求，以由所述第一N阱(102)与所述第二P阱(105)构成的第一分割单元为一周期，所述第一分割单元可呈周期规律排列，同理，也可将所述第一P阱(103)的右半部分区域沿所述低压ESD保护器件剖面Z轴方向，依次将所述第一P阱(103)分割为第三N阱(108)，第四P阱(109)，第四N阱(110)，以由所述第一P阱(103)与所述第三N阱(108)构成的第二分割单元为一周期，所述第二分割单元可呈周期规律排列，所述阱分割技术可实现针对不同被保护电路，设计不同电压触发开启的所述低压ESD保护器件，另一方面，在所述第一N阱(102)的右半部分区域设有一条形第四P+注入区(117)，在所述第一P阱(103)的左半部分区域设有一条形第五N+注入区(118)、通过调整所述第四P+注入区(117)和所述第五N+注入区(118)在所述低压ESD保护器件内部的位置，并结合金属布线方法，可改变所述低压ESD保护器件的维持电压，在所述第一N阱(102)内设有第一N+注入区(104)和所述第四P+注入区(117)，所述第一N阱(102)的左侧边缘与所述P衬底(101)的左侧边缘相连，所述第一N阱(102)的右侧边缘与所述第一P阱(103)的左侧边缘相连，所述第一P阱(103)的右侧边缘与所述P衬底(101)的右侧边缘相连，沿所述低压ESD保护器件剖面Z轴方向，所述第一N阱(102)的所述左半部分区域的上边缘与所述第二P阱(105)的下边缘相连，沿所述低压ESD保护器件剖面Z轴方向，所述第二P阱(105)的上边缘与所述第二N阱(106)的下边缘相连，所述第二N阱(106)的上边缘与所述第三P阱(107)的下边缘相连，所述第三P阱(107)的上边缘与所述P衬底(101)的上边缘相连，在所述第二P阱(105)内设有第一P+注入区(111)和第二N+注入区(112)，在所述第二N阱(106)内设有第二P+注入区(113)和第三N+注入区(114)，在所述第三P阱(107)内设有第三P+注入区(115)和第四N+注入区(116)，所述第二P阱(105)、所述第二N阱(106)与所述第三P阱(107)长度相等，且所述第二P阱(105)、所述第二N阱(106)和所述第三P阱(107)的左侧边缘均与所述P衬底(101)的所述左侧边缘相连，所述第一N阱(102)的所述左半部分区域与所述第一N阱(102)的所述右半部分区域之间的间距可以根据被保护电路的电压钳制需求调节，沿所述低压ESD保护器件剖面Z轴方向，所述第一P+注入区(111)与所述第二N+注入区(112)之间的距离、所述第二P+注入区(113)与所述第三N+注入区(114)之间的距离、所述第三P+注入区(115)与所述第四N+注入区(116)之间的距离，均可根据工艺制备特征或电路设计需求调节，在所述第一P阱(103)内设有所述第五N+注入区(118)和第五P+注入区(119)，沿所述低压ESD保护器件剖面Z轴方向，所述第一P阱(103)的所述左半部分区域的上边缘与所述第三N阱(108)下边缘相连，所述第三N阱(108)的上边缘与所述第四P阱(109)的下边缘相连，所述第四P阱(109)的上边缘与所述第四N阱(110)的下边缘相连，所述第四N阱(110)的上边缘与所述P衬底(101)的所述上边缘相连，在所述第三N阱(108)内设有第六N+注入区(120)和第六P+注入区(121)，在所述第四P阱(109)内设有第七N+注入区(122)和第七P+注入区(123)，在所述第四N阱(110)内设有第八N+注入区(124)和第八P+注入区(125)，所述第三N阱(108)、第四P阱(109)与第四N阱(110))长度相等，且所述第三N阱(108)、第四P阱(109)和所述第四N阱(110)的右侧边缘均与所述P衬底(101)的所述右侧边缘相连，所述第一P阱(103)的所述左半部分区域与所述第一P阱(103)的所述右半部分区域之间的间距，可以根据被保护电路的电压钳制需求调节，沿所述低压ESD保护器件剖面Z轴方向，所述第六N+注入区(120)与所述第六P+注入区(121)之间的距离、所述第七N+注入区(122)与所述第七P+注入区(123)之间的距离、和所述第八N+注入区(124)与所述第八P+注入区(125)之间的距离，均可根据工艺制备特征或电路设计需求调节，所述第一N+注入区(104)和所述第一P+注入区(111)均与第三金属1(203)相连，所述第二N+注入区(112)和所述第二P+注入区(113)均与第四金属1(204)相连，所述第三N+注入区(114)和所述第三P+注入区(115)均与第五金属1(205)相连，所述第四N+注入区(116)和所述第八P+注入区(125)均通过第一金属2(301)相连，所述第五P+注入区(119)和所述第六N+注入区(120)均与第七金属1(207)相连，所述第六P+注入区(121)和所述第七N+注入区(122)均与第八金属1相连(208)，所述第七P+注入区(123)和所述第八N+注入区(124)均与第九金属1(209)相连，所述(117)与第一金属1(201)相连，并从所述第一金属1(201)引出一电极，用作器件的金属阳极；所述(118)与第二金属1(202)相连，并从所述第二金属1(202)引出一电极，用作器件的金属阴极。