CN102456747B - 静电保护二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种静电保护二极管，包括：半导体衬底、第一导电类型的第一阱区、形成于第一阱区上第二导电类型的第二扩散区；第二扩散区和第一阱区形成PN结；第二扩散区为一环形结构，在第二扩散区的内侧形成有一第三区域；第三区域为掺杂浓度小于第二扩散区的第二导电类型的第三扩散区、或第三区域为一场氧区。本发明能减少器件的寄生电容、提高电路的频率特性、同时不降低器件的静电防护能力。

Description

静电保护二极管
技术领域
本发明涉及一种半导体集成电路器件，特别是涉及一种静电保护二极管。
背景技术
静电对于电子产品的伤害一直是不易解决的问题，尤其是在高频电路的应用中。为了不影响产品的正常工作性能，电路的输入输出端口不仅需要静电保护器件具有较强的电流泻放能力，又需要其本身的寄生电容竟可能小。现如今较为常见的高频电路中，高频电路的输入输出端口常采用如图1所示现有静电保护电路，现有静电保护电路包括了二极管1和二极管2，所述二极管1为N+/P阱二极管，所述二极管2为P+/N阱二极管。如图2所示为现有静电保护二极管的俯视结构图也即为所述二极管1的俯视结构图，现有静电保护二极管包括P阱3、N+扩散区4，所述P阱3形成于半导体衬底上、N+扩散区4形成于所述P阱3上，所述N+扩散区4的掺杂浓度大于所述P阱3的掺杂浓度、且所述N+扩散区4和所述P阱3形成PN结即形成一N+/P阱二极管，所述N+扩散区4上还形成有接触孔5用于引出所述N+扩散区4。类似，所述P+/N阱二极管的阱区和扩散区的掺杂浓度和图2所示的N+/P阱二极管的阱区和扩散区的掺杂浓度正好相反。
如图1现有静电保护器件，能用于泄放正向的静电电流，如二极管1的电流是自与地相连接的P阱3流入、而从N+扩散区4流出。二极管1的N+扩散区4与P阱3所形成的寄生结电容，与N+扩散区4的浓度、P阱3的浓度、N+扩散区4的周长、N+扩散区4的面积有关。在高频应用时，此寄生结电容会限制电路的应用频率，因而设计中通常希望在保证器件静电防护能力的同时，尽可能的减小其寄生电容值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种静电保护二极管，能减少器件的寄生电容、提高电路的频率特性、同时不降低器件的静电防护能力。
为解决上述技术问题，本发明提供的静电保护二极管，包括：第一导电类型的第一阱区，形成于半导体衬底上；第二导电类型的第二扩散区，形成于所述第一阱区上；所述第二扩散区的掺杂浓度大于所述第一阱区的掺杂浓度并和所述第一阱区形成PN结；所述第二扩散区为一环形结构，在所述第二扩散区的内侧形成有一第三区域，所述第三区域为掺杂浓度小于所述第二扩散区的第二导电类型的第三扩散区、或所述第三区域为一场氧区。
所述第二扩散区通过在所述半导体衬底的环形区域中进行离子注入形成。当所述第三区域为所述第三扩散区时，所述第三扩散区通过所述第二扩散区的杂质扩散形成。
所述第一导电类型为P型、所述第二导电类型为N型；第一阱区的掺杂浓度为：1e17cm-3～1e19cm-3；所述第二扩散区的掺杂浓度为：1e19cm-3～1e21cm-3。
或者，所述第一导电类型为N型、所述第二导电类型为P型；第一阱区的掺杂浓度为：1e17cm-3～1e19cm-3；所述第二扩散区的掺杂浓度为：1e19cm-3～1e21cm-3。
本发明通过将第二扩散区设置为环形结构，能大大减少所述第二扩散区的底面积，从而能大大减少二极管器件的第一阱区和第二扩散区间寄生电容，提高器件频率特性；同时由于二极管器件的静电泄放电流大部分是从所述第二扩散区的周边流走，从所述第二扩散区的中间区域流走的电流很少，故本发明能在保持所述第二扩散区的周长不变的前提下，能保证不降低器件的静电防护能力。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是现有静电保护电路；
图2是现有静电保护二极管的俯视结构图；
图3是本发明静电保护二极管的俯视结构图；
图4是本发明实施例一静电保护二极管的剖面图；
图5是本发明实施例二静电保护二极管的剖面图；
图6是本发明实施例一静电保护二极管的静电电流泄放路径图；
图7是本发明实施例二静电保护二极管的静电电流泄放路径图。
具体实施方式
如图3所示，是本发明静电保护二极管的俯视结构图。本发明静电保护二极管，包括：第一导电类型的第一阱区11，形成于半导体衬底上；第二导电类型的第二扩散区12，形成于所述第一阱区11上；所述第二扩散区12的掺杂浓度大于所述第一阱区11的掺杂浓度并和所述第一阱区形成PN结；所述第二扩散区12为一环形结构，在所述第二扩散区12的内侧形成有一第三区域13。如图4所示，本发明实施例一静电保护二极管的剖面图，是沿图3中的虚线A轴所得的剖面图；所述第三区域13为掺杂浓度小于所述第二扩散区12的第二导电类型的第三扩散区13a。或如图5所示，本发明实施例二静电保护二极管的剖面图，是沿图3中的虚线A轴所得的剖面图；所述第三区域13为一场氧区13b，所述场氧区13b的深度大于所述第二扩散区12的结深。在所述第二扩散区12中还形成有接触孔5，用于引出所述第二扩散区12。
所述第二扩散区12通过在所述半导体衬底的环形区域即第二扩散区12的形成区域中进行离子注入形成。当所述第三区域13为所述第三扩散区13a时，所述第三扩散区13a通过所述第二扩散区12的杂质扩散形成。
所述第一导电类型为P型、所述第二导电类型为N型；第一阱区的掺杂浓度为：1e17cm-3～1e19cm-3；所述第二扩散区的掺杂浓度为：1e19cm-3～1e21cm-3。
或者，所述第一导电类型为N型、所述第二导电类型为P型；第一阱区的掺杂浓度为：1e17cm-3～1e19cm-3；所述第二扩散区的掺杂浓度为：1e19cm-3～1e21cm-3。
如图6、图7所示，分别是本发明实施例一和二静电保护二极管的静电电流泄放路径图。可知，本发明器件的静电电流泄放路径大部分是处于所述第二扩散区12的周边，中间区域的静电电流泄放路径很少，故本发明器件能够保证不降低器件的静电防护能力。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种静电保护二极管，包括：第一导电类型的第一阱区，形成于半导体衬底上；第二导电类型的第二扩散区，形成于所述第一阱区上；所述第二扩散区的掺杂浓度大于所述第一阱区的掺杂浓度并和所述第一阱区形成PN结；其特征在于：所述第二扩散区为一环形结构，在所述第二扩散区的内侧形成有一第三区域，所述第三区域为掺杂浓度小于所述第二扩散区的第二导电类型的第三扩散区、或所述第三区域为一场氧区。
2.如权利要求1所述静电保护二极管，其特征在于：所述第二扩散区通过在所述半导体衬底的环形区域中进行离子注入形成。
3.如权利要求2所述静电保护二极管，其特征在于：当所述第三区域为所述第三扩散区时，所述第三扩散区通过所述第二扩散区的杂质扩散形成。
4.如权利要求1所述静电保护二极管，其特征在于：所述第一导电类型为P型、所述第二导电类型为N型；第一阱区的掺杂浓度为：1e17cm-3～1e19cm-3；所述第二扩散区的掺杂浓度为：1e19cm-3～1e21cm-3。
5.如权利要求1所述静电保护二极管，其特征在于：所述第一导电类型为N型、所述第二导电类型为P型；第一阱区的掺杂浓度为：1e17cm-3～1e19cm-3；所述第二扩散区的掺杂浓度为：1e19cm-3～1e21cm-3。
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