CN202172069U - 具有静电保护功能的器件结构 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种具有静电保护功能的器件结构，包括一N型场效应管，排成多指状结构，位于一P阱中；最外侧为源区，源区外侧有连接P型阱电位的P型有源区；相邻的多指状的NMOS之间共源区，或者共漏区；所有的栅极、源区和体区均接地，所有的漏区连接到输入输出焊垫端；共漏区上有金属硅化物阻挡层；所述金属硅化物阻挡层的宽度随着所处共漏区的位置变化而变化，最中间共漏区的金属硅化物阻挡层的宽度最大；对于越靠两边的共漏区，金属硅化物阻挡层的宽度递减，在最两边的共漏区的金属硅化物阻挡层的宽度最小。本实用新型使器件结构具备静电保护功能，能够在尽量小的面积下获得相同的静电保护能力。

Description

具有静电保护功能的器件结构
技术领域
本实用新型涉及一种器件结构的静电防护技术，具体涉及一种具有静电保护功能的器件结构。
背景技术
目前流行的工艺技术使用CMOS(互补金属氧化物半导体)作为ESD(静电释放)保护器件。
当ESD发生时，泄放的静电电荷会造成保护管NMOS(金属氧化物半导体)的寄生三极管导通，如图1所示。并且会产生Snapback(突然跳回)的现象，如图2所示。
保护管NMOS的等效电路如图3所示，多个NMOS串联漏极电阻后并联接入输入焊垫。
当有静电电流从输入输出焊垫进入多指状的N型场效应管时，由N型场效应管的漏区N型有源区、P阱、源区N型有源区组成的寄生NPN三极管会被触发开启。由于排布原因，每个寄生NPN三极管的基极电阻，即衬底电阻的大小不一，在最中间的NPN的衬底电阻最大，因此最先开启；而在两边的NPN由于衬底电阻越小，越晚开启。因此，考虑到开启有先后，为了防止出现不均匀导通的问题，一般在N型场效应管的漏端都会加上金属硅化物阻挡层，形成金属硅化物阻挡区，以增大漏极电阻来限制电流增加过快导致在其他NPN开启前就已经损毁失效，但是增大电阻会导致单位面积所能泻放的电流下降。
在进入正常泻流状态的BC区域之前，保护管需达到A点的开启电压，开启电压由漏端的PN结反向漏电形成的衬底电流与衬底电阻决定。由于电路结构上会造成居中的NMOS的有效衬底电阻比两侧的大，因此居中的NMOS更易提前开启，而此时两侧的保护管并未达到开启的条件。这样并联在一起的保护管开启电压Vt1不一，如果所有的保护管不能尽量开启泻流的话，在强烈的ESD冲击下，保护管就会损坏。如何设计一个尽可能小的尺寸来减小芯片面积，同时又要确保此距离足够安全已成为业界一个难题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有静电保护功能的器件结构，它可以使器件结构具备静电保护功能，能够在尽量小的面积下获得相同的静电保护能力。
为解决上述技术问题，本实用新型具有静电保护功能的器件结构的技术解决方案为：
包括一N型场效应管，排成多指状结构，位于一P阱中；最外侧为源区，源区外侧有连接P型阱电位的P型有源区；相邻的多指状的NMOS之间共源区，或者共漏区；所有的栅极、源区和体区均接地，所有的漏区连接到输入输出焊垫端；共漏区上有金属硅化物阻挡层；所述金属硅化物阻挡层的宽度随着所处共漏区的位置变化而变化，最中间共漏区的金属硅化物阻挡层的宽度最大；对于越靠两边的共漏区，金属硅化物阻挡层的宽度递减，在最两边的共漏区的金属硅化物阻挡层的宽度最小。
或者所述金属硅化物阻挡层下方注入的N型杂质浓度随着所处共漏区的位置变化而变化，最中间共漏区的金属硅化物阻挡层下方注入的N型杂质浓度低于两边共漏区的金属硅化物阻挡层下方注入的N型杂质浓度。
所述最中间共漏区的金属硅化物阻挡层的宽度为2um～5um。
所述最两边的共漏区的金属硅化物阻挡层的宽度为0.5～2um。
本实用新型可以达到的技术效果是：
本实用新型使最中间漏极的金属硅化物阻挡层的宽度A最大，越靠两边的漏极的金属硅化物阻挡层的宽度越小，使最中间的漏极电阻大于两边的漏极电阻，从而实现结构与性能的最佳搭配。
本实用新型通过增加最中间的NPN的漏极电阻，使其失效电压大于其他NPN的开启电压，在最中间的NPN失效之前，其他NPN已经被触发，保证开启的均匀性；而对于两边的NPN，则可通过较小漏极电阻即可获得均匀导通的效果，而且其泻流能力也可充分的发挥出来。
本实用新型能够获得更为有竞争力的面积，以获得更高的性能面积比。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
图1是保护管NMOS的寄生三极管导通的示意图；
图2是保护管NMOS产生Snapback的示意图；
图3是保护管NMOS的等效电路图；
图4是本实用新型具有静电保护功能的器件结构的示意图；
图5是本实用新型的剖面图；
图6是本实用新型的另一实施例的剖面图。
具体实施方式
如图4所示，本实用新型具有静电保护功能的器件结构，包括一N型场效应管，排成多指状结构，位于一P阱中；最外侧为源区，源区外侧有连接P型阱电位的P型有源区；相邻的多指状的NMOS之间共源区，或者共漏区；所有的栅极、源区和体区均接地，所有的漏区连接到输入输出焊垫端；
在共漏区上有金属硅化物阻挡层，以阻挡在此区域的表面形成金属硅化物；金属硅化物阻挡层等效于在每个漏端形成了漏极电阻；
如图5所示，金属硅化物阻挡层的宽度随着所处共漏区的位置变化而变化，最中间共漏区的金属硅化物阻挡层的宽度A最大，取值在2um～5um之间；对于越靠两边的共漏区，金属硅化物阻挡层的宽度递减，在最两边的共漏区的金属硅化物阻挡层的宽度B最小，取值在0.5～2um之间；
如图6所示，最中间共漏区的金属硅化物阻挡层下方注入的N型杂质浓度低于两边共漏区的金属硅化物阻挡层下方注入的N型杂质浓度，以获得更高的漏极电阻。
本实用新型适用于芯片面积较小，I/O焊垫较多的情况。

Claims (3)

1.一种具有静电保护功能的器件结构，包括一N型场效应管，排成多指状结构，位于一P阱中；最外侧为源区，源区外侧有连接P型阱电位的P型有源区；相邻的多指状的NMOS之间共源区，或者共漏区；所有的栅极、源区和体区均接地，所有的漏区连接到输入输出焊垫端；所述共漏区上有金属硅化物阻挡层；其特征在于：所述金属硅化物阻挡层的宽度随着所处共漏区的位置变化而变化，最中间共漏区的金属硅化物阻挡层的宽度最大；对于越靠两边的共漏区，金属硅化物阻挡层的宽度递减，在最两边的共漏区的金属硅化物阻挡层的宽度最小；和/或所述金属硅化物阻挡层下方注入的N型杂质浓度随着所处共漏区的位置变化而变化，最中间共漏区的金属硅化物阻挡层下方注入的N型杂质浓度低于两边共漏区的金属硅化物阻挡层下方注入的N型杂质浓度。
2.根据权利要求1所述的具有静电保护功能的器件结构，其特征在于：所述最中间共漏区的金属硅化物阻挡层的宽度为2um～5um。
3.根据权利要求1或2所述的具有静电保护功能的器件结构，其特征在于：所述最两边的共漏区的金属硅化物阻挡层的宽度为0.5～2um。
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