具esd保護結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，特別是涉及一種具ESD保護結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。
【背景技術(shù)】
[0002]靜電釋放(ESD)是當(dāng)今集成電路重要的可靠性問題之一。傳統(tǒng)的高壓器件源極的ESD曲線如圖1所示，其電壓無法維持(holding)，從而可能對器件的柵極產(chǎn)生很大的影響。
[0003]常規(guī)的高壓器件的ESD保護通常是采用器件自保護來實現(xiàn)，從而與器件自身的能力密切相關(guān)。對于高壓器件源極的ESD保護，通常通過在高壓器件的源極處加入保護結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，其會占用較大的器件面積。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要提供一種器件的整體面積較小的具ESD保護結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。
[0005]一種具ESD保護結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括功率器件，所述ESD保護結(jié)構(gòu)是NMOS管，所述NMOS管的漏極與所述功率器件的源極共用，功率器件的襯底引出區(qū)與NMOS管的襯底引出區(qū)和源極連接、作為地線引出。
[0006]在其中一個實施例中，所述NMOS管的柵極與所述地線引出短接。
[0007]在其中一個實施例中，所述NMOS管的柵極受外圍控制電路的信號控制其開關(guān)。
[0008]在其中一個實施例中，所述半導(dǎo)體器件包括第一摻雜類型的襯底，所述襯底上的第一摻雜類型的阱區(qū)和第二摻雜類型的漂移區(qū)，所述阱區(qū)內(nèi)的襯底引出區(qū)和兩個第二摻雜類型的引出區(qū)，所述漂移區(qū)內(nèi)的漏極，所述阱區(qū)上的第一柵極和第二柵極，以及將所述第二柵極和漏極分隔開的氧化層；所述漂移區(qū)內(nèi)的漏極為所述功率器件的漏極；所述兩個第二摻雜類型的引出區(qū)中的一個作為所述NMOS管的源極引出區(qū)，靠近所述襯底引出區(qū)并通過金屬導(dǎo)線與所述襯底引出區(qū)連接作為所述地線引出；所述兩個第二摻雜類型的引出區(qū)中的另一個靠近所述氧化層，作為所述NMOS管的漏極與所述功率器件的源極被共用；所述第一柵極設(shè)于所述兩個第二摻雜類型的引出區(qū)之間，作為所述NMOS管的柵極，所述第二柵極設(shè)于所述功率器件的源極與所述氧化層之間，作為所述功率器件的柵極；所述第一摻雜類型和第二摻雜類型的導(dǎo)電類型相反。
[0009]在其中一個實施例中，所述第一摻雜類型為P型，所述第二摻雜類型為N型，所述功率器件的漏極的摻雜類型為N+，所述襯底引出區(qū)的摻雜類型為P+。
[0010]在其中一個實施例中，所述氧化層位于所述漂移區(qū)表面。
[0011]上述具ESD保護結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其NMOS管的漏極與功率器件的源極共用，因此加入了 ESD保護結(jié)構(gòu)后器件增加的面積較小。
【附圖說明】
[0012]圖1是一種傳統(tǒng)的高壓器件源極的ESD曲線；
[0013]圖2是一實施例中具ESD保護結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的等效電路圖；
[0014]圖3是一實施例中具ESD保護結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的剖面示意圖；
[0015]圖4是上述具ESD保護結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的源極電壓與源極電流的關(guān)系曲線，以及源極電流與漏電流的關(guān)系曲線。
【具體實施方式】
[0016]為使本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0017]圖2是一實施例中具ESD保護結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的等效電路圖，包括耐高壓的功率器件101和作為ESD保護結(jié)構(gòu)的NMOS管102，其中功率器件101的漏極103可以承受幾十伏特到幾百伏特不等的高電壓(具體耐壓能力取決于器件的設(shè)計需求)。功率器件101的柵極105作為控制功率器件101開關(guān)的控制端口，NMOS管102的柵極104控制NMOS管102的開關(guān)狀態(tài)。NMOS管102的漏極與功率器件101的源極共用、作為共源漏結(jié)構(gòu)107，即器件上相應(yīng)的結(jié)構(gòu)既作為NMOS管102的漏極、又作為功率器件101的源極。功率器件101的襯底引出區(qū)、NMOS管的襯底引出區(qū)、NMOS管的源極106三者相互連接，作為地線引出。
[0018]上述具ESD保護結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其NMOS管102的漏極與功率器件101的源極共用，因此加入了 ESD保護結(jié)構(gòu)后器件增加的面積較小。
[0019]在使用上述具ESD保護結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的過程中，可以將柵極104與源極106短接(并接地)形成GGM0S，從而保證器件在大電壓沖擊和靜電釋放時，能夠形成共源漏結(jié)構(gòu)107與地之間的電流通路；也可以采用外圍電路通過柵極104控制NMOS管102的開關(guān)狀態(tài)，來保證共源漏結(jié)構(gòu)107與地之間的通路，使得源極電壓維持在一個較低的值，保證器件的柵極不會擊穿，從而保證功率器件101的源極的可靠性。
[0020]圖3是一實施例中具ESD保護結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的剖面示意圖，用方框示出了NMOS管區(qū)域200和功率器件區(qū)域290，具體地，器件包括:第一摻雜類型的襯底210，襯底210上的第一摻雜類型的阱區(qū)220，襯底210上的第二摻雜類型的漂移區(qū)230，阱區(qū)220內(nèi)的襯底引出區(qū)206和兩個第二摻雜類型的引出區(qū)(即引出區(qū)202和引出區(qū)205)，漂移區(qū)230內(nèi)的漏極201，阱區(qū)220上的第一柵極204和第二柵極203，以及位于漂移區(qū)230表面、將第二柵極203和漏極201分隔開的氧化層208。
[0021]漂移區(qū)230內(nèi)的漏極201為功率器件的漏極。引出區(qū)205作為NMOS管的源極引出區(qū)，其靠近襯底引出區(qū)206并通過金屬導(dǎo)線與襯底引出區(qū)206連接、作為地線引出。引出區(qū)202靠近氧化層208，作為NMOS管的漏極與功率器件的源極被共用，制造方法是將其bonding在一起。第一柵極204設(shè)于引出區(qū)202和引出區(qū)205之間，作為NMOS管的柵極；第二柵極203設(shè)于引出區(qū)202與氧化層208之間，作為功率器件的柵極。所述第一摻雜類型和第二摻雜類型的導(dǎo)電類型相反。
[0022]在本實施例中，第一摻雜類型為P型，第二摻雜類型為N型。功率器件的漏極201的摻雜類型為N+，襯底引出區(qū)206的摻雜類型為P+。
[0023]第二柵極203主要控制高壓功率器件的開關(guān)特性。第一柵極204既可以單獨作為端口與外圍控制電路一起來控制低壓NMOS管的開關(guān)特性，也可以與引出區(qū)205短接形成GGMOS來為高壓功率器件提供器件的電流通路，得到源極處較低的holding電壓，從而保護了柵氧，提高了源極可靠性。
[0024]圖4是上述具ESD保護結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的源極電壓與源極電流的關(guān)系曲線，以及源極電流與漏電流的關(guān)系曲線。其中，從原點開始向右邊延伸的為源極電壓與源極電流的關(guān)系曲線，從原點開始向上延伸的為源極電流與漏電流的關(guān)系曲線。
[0025]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
【主權(quán)項】
1.一種具ESD保護結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括功率器件，其特征在于，所述ESD保護結(jié)構(gòu)是NMOS管，所述NMOS管的漏極與所述功率器件的源極共用，功率器件的襯底引出區(qū)與NMOS管的襯底引出區(qū)和源極連接、作為地線引出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具ESD保護結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述NMOS管的柵極與所述地線引出短接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具ESD保護結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述NMOS管的柵極受外圍控制電路的信號控制其開關(guān)。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的具ESD保護結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件包括第一摻雜類型的襯底，所述襯底上的第一摻雜類型的阱區(qū)和第二摻雜類型的漂移區(qū)，所述阱區(qū)內(nèi)的襯底引出區(qū)和兩個第二摻雜類型的引出區(qū)，所述漂移區(qū)內(nèi)的漏極，所述阱區(qū)上的第一柵極和第二柵極，以及將所述第二柵極和漏極分隔開的氧化層； 所述漂移區(qū)內(nèi)的漏極為所述功率器件的漏極；所述兩個第二摻雜類型的引出區(qū)中的一個作為所述NMOS管的源極引出區(qū)，靠近所述襯底引出區(qū)并通過金屬導(dǎo)線與所述襯底引出區(qū)連接作為所述地線引出；所述兩個第二摻雜類型的引出區(qū)中的另一個靠近所述氧化層，作為所述NMOS管的漏極與所述功率器件的源極被共用；所述第一柵極設(shè)于所述兩個第二摻雜類型的引出區(qū)之間，作為所述NMOS管的柵極，所述第二柵極設(shè)于所述功率器件的源極與所述氧化層之間，作為所述功率器件的柵極；所述第一摻雜類型和第二摻雜類型的導(dǎo)電類型相反。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具ESD保護結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第一摻雜類型為P型，所述第二摻雜類型為N型，所述功率器件的漏極的摻雜類型為N+，所述襯底引出區(qū)的摻雜類型為P+。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具ESD保護結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述氧化層位于所述漂移區(qū)表面。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具ESD保護結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括高壓功率器件，所述ESD保護結(jié)構(gòu)是NMOS管，所述NMOS管的漏極與所述功率器件的源極共用，功率器件的襯底引出區(qū)與NMOS管的襯底引出區(qū)和源極連接、作為地線引出。本發(fā)明的NMOS管的漏極與功率器件的源極共用，因此加入了ESD保護結(jié)構(gòu)后器件增加的面積較小。且高壓功率器件源極處能夠得到較低的holding電壓，從而保護了柵氧，提高了源極可靠性。
【IPC分類】H01L27/02
【公開號】CN105097795
【申請?zhí)枴緾N201410184376
【發(fā)明人】張廣勝, 張森
【申請人】無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2014年5月4日
【公告號】WO2015169197A1