專(zhuān)利名稱(chēng)：一種靜電放電保護(hù)二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于靜電放電(Electro-Static Discharge ， ESD)保護(hù)電路 領(lǐng)域，具體涉及一種靜電放電保護(hù)二極管。
背景技術(shù)：
,爭(zhēng)電(Static Electricity)可以i兌無(wú)處不在，4壬-f可兩個(gè)不同才才質(zhì)的物 體摩擦，都有可能產(chǎn)生靜電。當(dāng)帶有靜電的物體，例如人體、測(cè)試機(jī)臺(tái)等， 接觸到IC的金屬引腳時(shí)所產(chǎn)生的瞬間高壓放電，會(huì)經(jīng)由金屬引腳影響內(nèi)部 電路，所以經(jīng)由靜電放電所引起的損壞，可能造成電子系統(tǒng)的失效。靜電放 電保護(hù)電路的主要功能是當(dāng)有靜電放電發(fā)生時(shí)，在靜電放電的脈沖未到達(dá)內(nèi) 部電路之前先行啟動(dòng)，以迅速地消除過(guò)高的電壓，進(jìn)而減少靜電放電現(xiàn)象所 導(dǎo)致的破壞。
習(xí)知靜電放電保護(hù)電路常運(yùn)用靜電放電保護(hù)二極管保護(hù)內(nèi)部電路，例 如，在內(nèi)部M0S管的柵兩端并聯(lián)連4妄一個(gè)靜電》文電保護(hù)二極管，^吏本來(lái)加在 柵上的靜電電壓通過(guò)靜電放電保護(hù)二極管回路釋放靜電。
圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)的靜電放電保護(hù)二極管結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示， 該靜電放電保護(hù)二極管10形成于半導(dǎo)體襯底110上，在半導(dǎo)體襯底110中 形成N型的第一阱區(qū)120，該第一阱區(qū)用于形成二極管；第一阱區(qū)120中形 成第二阱區(qū)130和第三阱區(qū)150;其中第二阱區(qū)130為P+摻雜形成，P型的第二阱區(qū)130與N型第一阱區(qū)120共同形成PN結(jié)二極管，同時(shí)第二阱區(qū)130 的高摻雜特性可以用作二極管的電極，因此其與二極管外部的陽(yáng)極16 0連接； 其中第二阱區(qū)130為N+摻雜形成，其高摻雜特性可以用作二極管的電極，用 于與外部的陰極170連接；第一阱區(qū)120中還包括用于絕緣隔離第二阱區(qū)130 和第三阱區(qū)150的淺溝隔離緣(Shallow Trench Insulator, STI )區(qū)140， 從而能夠避免二極管10的兩端電極直接連接。二極管10作為ESD器件時(shí)， 一般只工作在正向?qū)ㄇ闆r，當(dāng)陽(yáng)極160上積累正電荷、陰極17Q積累負(fù)電 荷時(shí)，瞬間的靜電高電壓可以使二極管20導(dǎo)通，電流從陽(yáng)極160，經(jīng)由第二 阱區(qū)130、第一阱區(qū)120、第三阱區(qū)150至陰極170，靜電荷可以得到瞬間釋 放。在實(shí)際應(yīng)用中，以靜電放電保護(hù)二極管10用來(lái)保護(hù)MOS管為例，其陽(yáng) 極160和陰極170是分別與MOS的柵的兩端連接的，因此，通過(guò)靜電》文電保 護(hù)二極管10的回路放電，避免了高壓靜電對(duì)MOS的柵的破壞，增強(qiáng)了芯片 的可靠性。但是，MOS的柵實(shí)際上是與靜電放電保護(hù)二極管IO并聯(lián)的，靜電 放電保護(hù)二極管10靜電釋放時(shí)的放電速度以及其二極管正向?qū)▔航涤绊?其靜電保護(hù)的效果，放電速度與二極管正向?qū)▔航涤质桥c該二極管的正向 導(dǎo)通電阻息息相關(guān)，二極管的正向?qū)娮柙叫。烹娝俣仍娇?，二極管正 向?qū)▔航翟叫。虼遂o電對(duì)MOS的柵的破壞的可能性越小。繼續(xù)如圖l所 示，靜電放電保護(hù)二極管10在靜電作用下正向?qū)〞r(shí)，由于第一阱區(qū)120 的摻雜濃度相對(duì)較低、以及STI區(qū)140的存在(圖1中虛線所示為該二極管 正向?qū)〞r(shí)正向?qū)娮璧男纬墒疽?，導(dǎo)致該二極管導(dǎo)通時(shí)的正向?qū)?阻過(guò)大，影響了靜電放電保護(hù)二極管IO的靜電保護(hù)效果。
該發(fā)明從降低靜電放電保護(hù)二極管的正向?qū)娮璩霭l(fā)，對(duì)圖l所示的 靜電放電保護(hù)二極管結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，降低靜電放電保護(hù)二極管的正向?qū)娮琛?br> 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的靜電放電保護(hù)二極管，包括 半導(dǎo)體襯底；
第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一阱區(qū)，設(shè)置于半導(dǎo)體襯底之上； 第二導(dǎo)電類(lèi)型的第二阱區(qū)，設(shè)置于第一阱區(qū)的上表層，用于與第一 阱區(qū)形成PN結(jié)；
第一導(dǎo)電類(lèi)型的第三阱區(qū)，設(shè)置于第一阱區(qū)的上表層，用于形成所 述二極管的電極；
淺溝槽隔離區(qū)，設(shè)置于第二阱區(qū)與第三阱區(qū)之間，用于防止所述第
二阱區(qū)與第三阱區(qū)直接接觸導(dǎo)通；
柵電極層，設(shè)置于所述淺溝槽隔離區(qū)正上方。
根據(jù)本發(fā)明提供的靜電放電保護(hù)二極管，其中，所述淺溝槽隔離區(qū)的深 度分別大于第二阱區(qū)與第三阱區(qū)的深度、同時(shí)小于第一阱區(qū)的深度。所述柵 電極層為多晶硅柵電極層。在平行于半導(dǎo)體襯底上表面的截面，所述柵電極 層的圖形面積小于淺溝槽隔離區(qū)的圖形面積。
作為較佳實(shí)施例，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型為N型，第二導(dǎo)電類(lèi)型為P型；所 述第二辨區(qū)、柵電極層同時(shí)與產(chǎn)生靜電正電荷的陽(yáng)極電連接，所述第三阱區(qū) 與產(chǎn)生靜電負(fù)電荷的陰極電連接；所述半導(dǎo)體襯底為P型半導(dǎo)體襯底；所述 第一阱區(qū)的半導(dǎo)體摻雜濃度范圍為1017，—3—1019，,所述第二阱區(qū)的半導(dǎo)體 摻雜濃度范圍為10"crn—3—10"cm—3,所述第三阱區(qū)的半導(dǎo)體摻雜濃度范圍為1019cm—3—1021cm—3。
作為另一實(shí)施例，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型為P型，第二導(dǎo)電類(lèi)型為N型；所 述第二阱區(qū)、柵電極層都同時(shí)與產(chǎn)生靜電負(fù)電荷的陰極電連接，所述第三阱 區(qū)與產(chǎn)生靜電正電荷的陽(yáng)極電連接；所述半導(dǎo)體襯底為N型半導(dǎo)體襯底；所 述第一阱區(qū)的半導(dǎo)體摻雜濃度范圍為1017cnT3—1019cm—3，所述第二阱區(qū)的半導(dǎo) 體摻雜濃度范圍為1019cm_3— 1021cm—3，所述第三阱區(qū)的半導(dǎo)體摻雜濃度范圍為 1019cm_3—102W3。
本發(fā)明的技術(shù)效果是，通過(guò)在淺溝槽隔離區(qū)的正上方增加?xùn)烹姌O層，控 制柵電極層上的電壓特性，使淺溝槽隔離區(qū)四周、特別是其正下方形成電阻 率相對(duì)較低的導(dǎo)通溝道，從而使靜電放電二極管的正向?qū)娮璐蟠蠼档停?靜電放電二極管的靜電保護(hù)效果增加。


圖l是現(xiàn)有技術(shù)的靜電放電保護(hù)二極管結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明所提供的靜電放電保護(hù)二極管實(shí)施例剖面示意圖3是圖2所示靜電放電保護(hù)二極管實(shí)施例的B-B截面示意圖4是本發(fā)明所提供的靜電放電保護(hù)二極管又一實(shí)施例剖面示意圖5是圖4所示靜電放電保護(hù)二極管又一實(shí)施例的C-C截面示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖2所示為本發(fā)明所提供的靜電放電保護(hù)二極管實(shí)施例剖面示意圖，3所示為圖2所示靜電放電保護(hù)二極管實(shí)施例的B-B截面示意圖。B-B截面 平行于半導(dǎo)體襯底的上表面。該實(shí)施例的靜電放電保護(hù)二極管可以用于保護(hù) MOS管柵氧化層，防止其被靜電擊穿，其具體應(yīng)用范圍不受本發(fā)明限制。如 圖2圖3所示，該靜電放電保護(hù)二極管20包括半導(dǎo)體襯底210、第一阱區(qū) 220、第二阱區(qū)230、第三阱區(qū)250以及淺溝槽隔離區(qū)240。其中，第一阱區(qū) 220形成于半導(dǎo)體襯底210上，用于形成二極管，在該實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯 底210為P型時(shí)，對(duì)半導(dǎo)體襯底210進(jìn)行N型半導(dǎo)體摻雜，構(gòu)圖形成N型的 第一阱區(qū)220;圖2和圖3中只示意性地給出了半導(dǎo)體襯底的一部分，實(shí)際 上半導(dǎo)體襯底210上除形成靜電放電保護(hù)二極管20外，還形成很多其它器 件。第二阱區(qū)230形成于笫一阱區(qū)220的上表層，可以通過(guò)構(gòu)圖對(duì)第一阱區(qū) 220進(jìn)行P型半導(dǎo)體摻雜，形成P+區(qū)，第二阱區(qū)230的圖形面積小于第一阱 區(qū)220的圖形面積(如圖3中所示)，第二阱區(qū)230的摻雜深度小于第一阱 區(qū)220的摻雜深度；因此，第二阱區(qū)230與第一阱區(qū)220形成P+ZN二極管， 第二阱區(qū)既用作二極管的P端、又用作形成二極管的正向電極。第三阱區(qū)250 形成于第一阱區(qū)220的上表層，可以通過(guò)構(gòu)圖對(duì)第一阱區(qū)220進(jìn)行N型半導(dǎo) 體摻雜，形成N+區(qū)，因此第三阱區(qū)與第一阱區(qū)為同一導(dǎo)電類(lèi)型摻雜并且其電 阻率相對(duì)第一阱區(qū)低，用作以上所述P+/N 二極管的負(fù)向電極，從而使二極 管的負(fù)向電極從第一阱區(qū)中引出；第三阱區(qū)250的面積同樣小于第一阱區(qū) 220的面積(如圖3中所示)，第三阱區(qū)250的摻雜深度同樣小于第一阱區(qū) 220的摻雜深度；第三阱區(qū)350的具體數(shù)量不受本發(fā)明限制，在該實(shí)施例中 為兩個(gè)，兩個(gè)第三阱區(qū)對(duì)稱(chēng)布置于第一阱區(qū)中。為了良好控制每個(gè)阱區(qū)的構(gòu) 圖區(qū)域形狀，在該實(shí)施例中采用離子注入的方式摻雜；當(dāng)半導(dǎo)體襯底210的 P型摻雜濃度為1016cm—3時(shí)，第一阱區(qū)220的N型半導(dǎo)體摻雜濃度范圍為1017cm—3—1019cm—3，第二阱區(qū)230的P型半導(dǎo)體摻雜濃度范圍為1019cm—3— 1021cm—3,第三阱區(qū)240的N型半導(dǎo)體摻雜濃度范圍為1019cm—3—1021cm—3。
繼續(xù)如圖2和圖3所示，在第二阱區(qū)230與第三阱區(qū)250之間，構(gòu)圖形 成一個(gè)淺溝隔離緣(STI )區(qū)240,通過(guò)淺溝槽隔離區(qū)240從而使二者不直接 接觸，第二阱區(qū)與第三阱區(qū)的電流必須經(jīng)過(guò)第一阱區(qū)導(dǎo)通，從而防止第二阱 區(qū)與第三阱區(qū)直接接觸導(dǎo)通；在該實(shí)施例中，淺溝槽隔離區(qū)240的形狀不受 本發(fā)明限制，可以為圖3所示的長(zhǎng)方形形狀，淺溝槽隔離區(qū)的深度分別大于 第二阱區(qū)230與第三阱區(qū)250的深度、小于第一阱區(qū)220的深度，淺溝槽隔 離區(qū)的材料一般為二氧化硅。柵電極層280形成于淺溝槽隔離區(qū)240正上方， 因此，柵電極層280也不直接與第二阱區(qū)230、第三阱區(qū)250兩者電連接， 這樣避免了第二阱區(qū)230與第三阱區(qū)250通過(guò)柵電極層280導(dǎo)通，柵電極層 280的截面面積(B-B截面)可以等于淺溝槽隔離區(qū)240的截面面積，柵電 極層280的截面面積也可以小于淺溝槽隔離區(qū)240的截面面積，在該實(shí)施例 中，優(yōu)選柵電極層280的截面面積小于淺溝槽隔離區(qū)240的截面面積。柵電 極層280可以為多晶硅材料或金屬材料，在該實(shí)施例中優(yōu)選為多晶硅材料。 才艮據(jù)MOS管的原理習(xí)知，如果在4冊(cè)電極層280上施加一定的電壓，通過(guò)溝槽 絕緣區(qū)240的二氧化硅層，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溝槽絕緣區(qū)以下的第一阱區(qū)的載流子 濃度進(jìn)行控制，降低二極管20導(dǎo)通時(shí)的正向?qū)娮?；在該?shí)施例中，當(dāng) 才冊(cè)電才及層280上施加正電壓時(shí)，N型的第一阱區(qū)在290區(qū)^^中的電子載流子 濃度增加，二極管20導(dǎo)通時(shí)，在區(qū)域290中形成的導(dǎo)電溝道(實(shí)線箭頭所 示)的電阻降低，當(dāng)然，第一阱區(qū)的區(qū)域290之外也存儲(chǔ)在如虛線所示的導(dǎo) 電溝道，這些電流在流過(guò)STI的正下方時(shí)，STI正下方的導(dǎo)電溝道主要是集 中在區(qū)域290中，由于STI正下的區(qū)域290中的導(dǎo)電溝道的電阻降低，二極管20正向?qū)娮枘艽蟠鬁p小。在靜電放電保護(hù)二極管的應(yīng)用實(shí)例中，陽(yáng) 極260與柵電極層280、 二極管20的正向電極(第二阱區(qū)230 )都通過(guò)金屬 栓塞800連接導(dǎo)通，陰極270與二極管20的負(fù)向電極(第三阱區(qū)250 )通過(guò) 金屬栓塞800連接導(dǎo)通；其中，陽(yáng)極260是定義為產(chǎn)生靜電正電荷的電極， 陰極27Q是定義為產(chǎn)生靜電負(fù)電荷的電極；陽(yáng)極260同時(shí)也與該二極管所保 護(hù)的MOS管的柵電極連接，陰極270同時(shí)也與該二極管所保護(hù)的MOS管的襯 底連接(圖中未示出)，因此實(shí)際上，靜電放電二極管是與MOS管的柵氧化 層并聯(lián)連接的。當(dāng)陽(yáng)極260、陰極270分別存在靜電正電荷和負(fù)電荷時(shí)，二 極管正向?qū)ǎo電電荷可以依次通過(guò)第二阱區(qū)、第一阱區(qū)、第三阱區(qū)的電 流通道快速中和，因此MOS管的柵氧化層可以避免靜電電壓擊穿，提高了芯 片器件的可靠性，進(jìn)一步，由于陽(yáng)極260同時(shí)施加正電壓在淺溝槽隔離區(qū)之 上，淺溝槽隔離區(qū)240四周的區(qū)域290的電子載流濃度增大，形成于第二阱 區(qū)中的正向?qū)娮枘軌虼蟠鬁p小。以0. 36nm厚的二氧化硅STI區(qū)為例， 當(dāng)陽(yáng)極的電壓達(dá)到IOV時(shí)，二極管導(dǎo)通時(shí)的正向?qū)娮枘軠p小10%。因此， 二極管導(dǎo)通的壓降可以大大降低，降低了與二極管并聯(lián)的MOS管上的柵電壓， 從而該實(shí)施例的靜電放電保護(hù)二極管具有更佳的靜電保護(hù)效果，進(jìn)一步提高 了芯片器件的可靠性。
圖4所示為本發(fā)明所提供的靜電放電保護(hù)二極管又一實(shí)施例剖面示意 圖，圖5所示為圖4所示靜電放電保護(hù)二極管又一實(shí)施例的C-C截面示意圖。 C-C截面平行于半導(dǎo)體襯底的上表面。如圖4圖5所示，該靜電放電保護(hù)二 極管30包括半導(dǎo)體襯底310、第一阱區(qū)320、第二阱區(qū)330、第三阱區(qū)350 以及淺溝槽隔離區(qū)340。其中，第一阱區(qū)320形成于半導(dǎo)體襯底310上，用于形成二極管，在該實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底310為N型，對(duì)半導(dǎo)體襯底210
進(jìn)行P型半導(dǎo)體摻雜，構(gòu)圖形成P型的第一阱區(qū)320;圖4和圖5中只示意
性地給出了半導(dǎo)體襯底的一部分，實(shí)際上半導(dǎo)體襯底310上除形成靜電放電
保護(hù)二極管30外，還形成很多其它器件。第二阱區(qū)330形成于第一阱區(qū)320
的上表層，可以通過(guò)構(gòu)圖對(duì)第一阱區(qū)320進(jìn)行N型半導(dǎo)體摻雜，形成N+區(qū)，
第二阱區(qū)330的圖形面積小于第一阱區(qū)320的圖形面積(如圖5中所示)，
第二阱區(qū)330的摻雜深度小于第一阱區(qū)320的摻雜深度；因此，第二阱區(qū)330
與第一阱區(qū)320形成N+/P 二極管，第二阱區(qū)既用作二極管的N端、又用作
形成二極管的負(fù)向電極。第三阱區(qū)350形成于第一阱區(qū)320的上表層，可以
通過(guò)構(gòu)圖對(duì)第一阱區(qū)320進(jìn)行P型半導(dǎo)體摻雜，形成P+區(qū)，因此第三阱區(qū)的
與第一阱區(qū)為同一導(dǎo)電類(lèi)型摻雜并且其電阻率相對(duì)第一阱區(qū)低，用作以上所
述N+/P 二極管的正向電才及，從而使二才及管的正向電極從第一阱區(qū)中引出；
第三阱區(qū)350的面積同樣小于第一阱區(qū)3M的面積(如圖5中所示)，第三
阱區(qū)350的摻雜深度同樣小于第一阱區(qū)320的摻雜深度；第三阱區(qū)350的具
體數(shù)量不受本發(fā)明限制，在該實(shí)施例中為兩個(gè)，兩個(gè)第三阱區(qū)對(duì)稱(chēng)布置于第
一阱區(qū)中。為了良好控制每個(gè)阱區(qū)的構(gòu)圖區(qū)域形狀，在該實(shí)施例中采用離子
注入的方式摻雜；當(dāng)半導(dǎo)體襯底310的N型摻雜濃度為10"cm-3時(shí)，第一阱
區(qū)320的P型半導(dǎo)體摻雜濃度范圍為1017cm—3—1019cnT3，第二阱區(qū)330的N
型半導(dǎo)體摻雜濃度范圍為1019cm—3—1021cm—3,第三阱區(qū)340的P型半導(dǎo)體摻雜
濃度范圍為1019cm—3—1021cm—3。
繼續(xù)如圖4和圖5所示，在第二阱區(qū)330與第三阱區(qū)350之間，構(gòu)圖形
成一個(gè)淺溝隔離緣(STI)區(qū)340，通過(guò)淺溝槽隔離區(qū)340從而使二者不直接
接觸，第二阱區(qū)與第三阱區(qū)的電流必須經(jīng)過(guò)第一阱區(qū)導(dǎo)通，從而防止第二阱區(qū)與第三阱區(qū)直接接觸導(dǎo)通；在該實(shí)施例中，淺溝槽隔離區(qū)340的形狀不受 本發(fā)明限制，可以為圖5所示的長(zhǎng)方形形狀，淺溝槽隔離區(qū)的深度分別大于 第二阱區(qū)330與第三阱區(qū)350的深度、小于第一阱區(qū)320的深度，淺溝槽隔 離區(qū)的材料一般為二氧化硅。柵電極層380形成于淺溝槽隔離區(qū)340正上方， 因此，柵電極層380也不直接與第二阱區(qū)330、第三阱區(qū)350兩者電連接， 這樣避免了第二阱區(qū)330與第三阱區(qū)350通過(guò)柵電極層380導(dǎo)通，柵電極層 380的截面面積(C-C截面)可以等于淺溝槽隔離區(qū)340的截面面積，^ 電 極層380的截面面積也可以小于淺溝槽隔離區(qū)340的截面面積，在該實(shí)施例 中，優(yōu)選柵電極層380的截面面積小于淺溝槽隔離區(qū)340的截面面積。柵電 極層380可以為多晶硅材料或金屬材料，在該實(shí)施例中優(yōu)選為多晶硅材料。 根據(jù)MOS管的原理習(xí)知，如果在柵電極層380上施加一定的電壓，通過(guò)溝槽 絕緣區(qū)340的二氧化硅層，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溝槽絕緣區(qū)以下的第一阱區(qū)的載流子 濃度進(jìn)行控制，降低二極管30導(dǎo)通時(shí)的正向?qū)娮?；在該?shí)施例中，當(dāng) 才冊(cè)電才及層380上施加負(fù)電壓時(shí)，P型的第一阱區(qū)在390區(qū)域中的空穴載流子 濃度增加，二極管30導(dǎo)通時(shí)，在區(qū)域390中形成的導(dǎo)電溝道(實(shí)線箭頭所 示)的電阻降低，當(dāng)然，第一阱區(qū)的區(qū)域390之外也存儲(chǔ)在如虛線所示的導(dǎo) 電溝道，這些電流在流過(guò)STI的正下方時(shí)，STI正下方的導(dǎo)電溝道主要是集 中在區(qū)域390中，由于STI正下的區(qū)域390中的導(dǎo)電溝道的電阻降低，二極 管30正向?qū)娮枘艽蟠鬁p小。在靜電放電保護(hù)二極管的應(yīng)用實(shí)例中，陰 極370與柵電極層380、 二極管30的負(fù)向電極(第二阱區(qū)330 )都通過(guò)金屬 栓塞800連接導(dǎo)通，陽(yáng)極360與二極管30的正向電極(第三阱區(qū)350 )通過(guò) 金屬栓塞800連接導(dǎo)通；其中，陽(yáng)極360是定義為產(chǎn)生靜電正電荷的電極， 陰極370是定義為產(chǎn)生靜電負(fù)電荷的電極；陽(yáng)極360同時(shí)也與該二極管所保護(hù)的MOS管的柵電極連接，陰極370同時(shí)也與該二極管所保護(hù)的MOS管的襯 底連接(圖中未示出)，因此實(shí)際上，靜電放電二極管30是與MOS管的柵氧 化層并聯(lián)連接的。當(dāng)陽(yáng)極360、陰極370分別存在靜電正電荷和負(fù)電荷時(shí)， 二極管正向?qū)?，靜電電荷可以依次通過(guò)第三阱區(qū)、第一阱區(qū)、第二阱區(qū)的 電流通道快速中和，因此M0S管的柵氧化層可以避免靜電電壓擊穿，提高了 芯片器件的可靠性，進(jìn)一步，由于陰極370同時(shí)施加負(fù)電壓在柵電極層380 上，淺溝槽隔離區(qū)340四周的區(qū)域390的電子載流濃度增大，形成于第二阱 區(qū)中的正向?qū)娮枘軌虼蟠鬁p小。因此，二極管30導(dǎo)通的壓降可以大大 降低，降低了與二極管并聯(lián)的MOS管上的柵電壓，從而該實(shí)施例的靜電放電 保護(hù)二極管具有更佳的靜電保護(hù)效果，進(jìn)一步提高了芯片器件的可靠性。
在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下還可以構(gòu)成許多有^艮大差別的 實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，除了如所附的權(quán)利要求所限定的，本發(fā)明不限于在說(shuō)明 書(shū)中所述的具體實(shí)施例。
權(quán)利要求
1、一種靜電放電保護(hù)二極管，包括半導(dǎo)體襯底；第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一阱區(qū)，設(shè)置于半導(dǎo)體襯底之上；第二導(dǎo)電類(lèi)型的第二阱區(qū)，設(shè)置于第一阱區(qū)的上表層，用于與第一阱區(qū)形成PN結(jié)；第一導(dǎo)電類(lèi)型的第三阱區(qū)，設(shè)置于第一阱區(qū)的上表層，用于形成所述二極管的電極；淺溝槽隔離區(qū)，設(shè)置于第二阱區(qū)與第三阱區(qū)之間，用于防止所述第二阱區(qū)與第三阱區(qū)直接接觸導(dǎo)通；其特征在于，還包括設(shè)置于所述淺溝槽隔離區(qū)正上方的柵電極層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)二極管，其特征在于，所述淺溝槽 隔離區(qū)的深度分別大于第二阱區(qū)與第三阱區(qū)的深度、小于第一阱區(qū)的深 度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)二極管，其特征在于，所述柵電極 層為多晶硅柵電極層。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)二極管，其特征在于，所述第一導(dǎo) 電類(lèi)型為N型，第二導(dǎo)電類(lèi)型為P型。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的靜電放電保護(hù)二極管，其特征在于，所述第二阱 區(qū)、柵電極層同時(shí)與產(chǎn)生靜電正電荷的陽(yáng)極電連接，所述第三阱區(qū)與產(chǎn) 生靜電負(fù)電荷的陰極電連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的靜電放電保護(hù)二極管，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底為P型半導(dǎo)體襯底。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的靜電放電保護(hù)二極管，其特征在于，所述第一阱 區(qū)的半導(dǎo)體^參雜濃度范圍為1017cm—3—1019cm—3,所述笫二阱區(qū)的半導(dǎo)體4參 雜濃度范圍為1019cm-3—1021cm—3，所述第三阱區(qū)的半導(dǎo)體摻雜濃度范圍為 1019cm—3—102W3。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)二極管，其特征在于，所述第一導(dǎo) 電類(lèi)型為P型，第二導(dǎo)電類(lèi)型為N型。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的靜電放電保護(hù)二極管，其特征在于，所述第二阱 區(qū)、柵電極層同時(shí)與產(chǎn)生靜電負(fù)電荷的陰極電連接，所述第三阱區(qū)與產(chǎn) 生靜電正電荷的陽(yáng)才及電連才妻。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的靜電放電保護(hù)二極管，其特征在于，所述半導(dǎo)體 襯底為N型半導(dǎo)體襯底。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的靜電放電保護(hù)二極管，其特征在于，所述第一阱 區(qū)的半導(dǎo)體摻雜濃度范圍為1017cm—3—1019cm—3,所述第二阱區(qū)的半導(dǎo)體4參 雜濃度范圍為1019crif3—1021cm-3，所述第三阱區(qū)的半導(dǎo)體摻雜濃度范圍為 1019cm—3—1021cm—3。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電放電保護(hù)二極管，其特征在于，在平行于半 導(dǎo)體襯底上表面的截面，所述柵電極層的圖形面積小于淺溝槽隔離區(qū)的 圖形面積。
全文摘要
一種靜電放電保護(hù)二極管，屬于靜電放電保護(hù)電路領(lǐng)域。本發(fā)明提供的靜電放電保護(hù)二極管包括半導(dǎo)體襯底、第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一阱區(qū)、用于與第一阱區(qū)形成PN結(jié)的第二導(dǎo)電類(lèi)型的第二阱區(qū)、用于形成所述二極管的電極的第一導(dǎo)電類(lèi)型的第三阱區(qū)、淺溝槽隔離區(qū)以及設(shè)置于所述淺溝槽隔離區(qū)正上方的柵電極層。通過(guò)在淺溝槽隔離區(qū)的正上方設(shè)置柵電極層，控制柵電極層上的電壓特性，使淺溝槽隔離區(qū)四周、特別是其正下方形成電阻率相對(duì)較低的導(dǎo)通溝道，從而使靜電放電二極管的正向?qū)娮璐蟠蠼档停o電放電二極管的靜電保護(hù)效果增加。
文檔編號(hào)H01L29/861GK101540320SQ200910049639
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月21日
發(fā)明者周建華, 張擁華, 彭樹(shù)根, 坡 黎 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司