一种双向耐高压的esd保护器件结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种双向耐高压的ESD保护器件结构，该ESD保护器件包括衬底，还包括闭合的NWELL环和一整块DNWELL，闭合的NWELL环底部与DNWELL相连，将衬底表面的部分区域隔离出来，形成独立区域；在独立区域上进行第一高浓度P型注入，形成三极管PNP的发射极；在闭合的NWELL环上进行第二高浓度P型注入，形成PN结；在衬底进行第三高浓度P型注入，形成三极管PNP的集电极。施加在该ESD保护器件两端的电压远高于工作电压并且所施加在两端的电压方向相互变化时，该ESD保护器件不会发生漏电现象，本发明解决了该漏电难题。
【专利说明】
一种双向耐高压的ESD保护器件结构
技术领域
[0001]本发明属于集成电路技术领域，涉及一种高压芯片设计中特殊ESD保护器件结构，尤其是一种双向耐高压的ESD保护器件结构。
【背景技术】
[0002]集成电路是现代信息技术的基础，集成电路在使用、运输过程中，很容易将外界的静电通过引脚传递到芯片内部，如果没有预防措施，芯片内部就会被传递进来的静电损坏，导致功能失效，因此，在芯片设计时，在芯片内部的端口上，设计ESD保护器件结构十分必要。
[0003]ESD保护器件结构的设计原理是:既要保证对芯片正常工作没有影响，又要保证在外界静电到来时的快速响应，及时把静电放掉，通常是利用工作电压远低于静电产生的电压这一点来设计。但是如果当芯片的工作电压本身就较高时，ESD保护器件结构的设计就变得十分的困难，此时，通常采用的办法就是使器件整体的触发电压和保持电压一起升高，采用与普通ESD保护器件类似的结构即可。但是，现在很多的接口电路，端口的工作电压不仅有正向的高压，还有负向的高压，因此还要保证施加负向的高压时，也要可以正常工作，也就是说，不仅要设计出高压ESD保护器件，并且施加在该ESD保护器件两端的高压对调时，仍然满足芯片对ESD保护器件的要求。在这样的情况下，几乎绝大部分的ESD保护器件结构都会对芯片的功能产生影响。通常情况下，施加在ESD保护器件两端的电压远高于工作电压并且所施加在两端的电压方向可以相互变化时，两种施加的电压方向中总有一种电压方向会使得ESD保护器件发生漏电现象，针对上述问题，在现代CMOS集成电路工艺基础上，对这种特殊集成电路的工作原理和ESD保护器件的工作原理进行了深入的研究，与现代CMOS集成电路制造工艺相结合，提出了一种双向耐高压的ESD保护器件结构，从而解决了双向高压端口这种特殊情况下的ESD设计难题。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种双向耐高压的ESD保护器件结构，施加在该ESD保护器件两端的电压远高于工作电压并且所施加在两端的电压方向相互变化时，该ESD保护器件不会发生漏电现象，从而解决了该漏电难题。
[0005 ]为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案:
[0006]本发明一种双向耐高压的ESD保护器件结构，该ESD保护器件包括衬底，还包括闭合的NWELL环和一整块DNWELL，闭合的NWELL环底部与DNWELL相连，将衬底表面的部分区域隔离出来，形成独立区域；在独立区域上进行第一高浓度P型注入，形成三极管PNP的发射极;在闭合的NWELL环上进行第二高浓度P型注入，形成PN结;在衬底进行第三高浓度P型注入，形成三极管PNP的集电极。
[0007]进一步地，闭合的NWELL环底部与DNWELL相互连接，共同构成了三极管PNP的基极；
[0008]进一步地，第一高浓度P型注入、第二高浓度P型注入与第三高浓度P型注入这三次不同注入之间由场区氧化层隔开。
[0009]进一步地，ESD保护器件的平面结构是多根指状结构。
[0010]本发明的有益效果:在独立区域上进行第一高浓度P型注入后与DNWELL形成的PN结可以承受来自器件两端正向的高压；在衬底上进行第三高浓度P型注入后与DNWELL形成的PN结可以承受来自器件两端负向的高压;且当遇到外界静电电压时，在闭合的NWELL环上进行第二高浓度P型注入后所形成的PN结可以及时形成基极电流，触发三极管PNP导通，释放静电。
【附图说明】
[0011]图1为本发明一种双向耐高压的ESD保护器件结构图；
[0012]图2为本发明的优选实施例的双向耐高压ESD保护器件结构图；
[0013]图3为本发明的优选实施例的双向耐高压ESD保护器件平面图。
【具体实施方式】
[0014]本发明所列举的实施例，只是用于帮助理解本发明，不应理解为对本发明保护范围的限定，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明思想的前提下，还可以对本发明进行改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护的范围内。
[0015]下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细说明:
[0016]本发明提出了一种双向耐高压ESD保护器件结构如图1所示，为了双向耐高压，必须有两部分相互独立的低浓度P型区域，而芯片上面低浓度的P型区域就只有衬底(4)，所以必须把衬底(4)表面的部分区域隔离出来，如果将NWELL做成闭合的环形，并且环形的底部与一整块DNWELL (3)相连，这样原本属于衬底(4)表面的部分区域(8)就被封闭的NWELL环
(2)和DNWELL(3)完全的隔离了出来，即闭合的NWELL环(2)底部与DNWELL(3)相连(利用闭合的NWELL环和DNWELL相结合的技术)，使得衬底(4)表面的部分区域被隔离出来，形成独立区域(8);在该独立区域(8)上进行第一高浓度P型注入(5)，形成三极管PNP的发射极(5);在闭合的NWELL环(2)上进行第二高浓度P型注入(6)，形成PN结，该PN结在ESD电压触发时提供基极电流，使三极管PNP导通，有效的起到静电释放的作用；闭合的NWELL环⑵底部与DNWELL
(3)相互连接，共同构成了三极管PNP的基极，在衬底(4)进行第三高浓度P型注入(7)，作为PNP三极管的集电极(7);不同注入(5)(6)(7)之间由场区氧化层(I)隔开。
[0017]图2是本发明在具体实施中的双向耐高压ESD保护器件结构图，图3是图2中双向耐高压ESD保护器件的平面图，利用多根指状设计，保证了释放电流的均匀性。本发明应用在此实例中，施加在该ESD保护器件两端的电压远高于工作电压并且所施加两端电压方向相互变化时，该ESD保护器件不会发生漏电现象，并且ESD保护能力可达到HBM 8000V以上，现已经过多次被采用并证实其具备以上优异的性能。
【主权项】
1.一种双向耐高压的ESD保护器件结构，所述ESD保护器件包括衬底(4)，其特征在于:还包括闭合的NWELL环(2)和一整块DNWELL (3 )，所述闭合的NWELL环(2)底部与所述DNWELL(3)相连，将所述衬底(4)表面的部分区域隔离出来，形成独立区域(8);在所述独立区域(8)上进行第一高浓度P型注入(5)，形成三极管PNP的发射极;在所述闭合的NWELL环(2)上进行第二高浓度P型注入(6)，形成PN结;在所述衬底(4)进行第三高浓度P型注入(7)，形成三极管PNP的集电极(7)。2.根据权利要求1所述的双向耐高压的ESD保护器件结构，其特征在于:所述闭合的NWELL环(2)底部与DNWELL (3)相互连接，共同构成了三极管PNP的基极。3.根据权利要求1所述的双向耐高压的ESD保护器件结构，其特征在于:所述第一高浓度P型注入(5)、所述第二高浓度P型注入(6)与所述第三高浓度P型注入(7)这三次不同注入之间由场区氧化层(I)隔开。4.根据权利要求1所述的双向耐高压的ESD保护器件结构，其特征在于:所述ESD保护器件的平面结构是多根指状结构。
【文档编号】H01L27/02GK106024779SQ201610556495
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月14日
【发明人】李博
【申请人】中国电子科技集团公司第五十八研究所