[发明专利]静电释放保护结构及制造方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及半导体器件，尤其涉及一种静电释放(Electro-Static Discharge，ESD)保护结构，还涉及一种具有ESD保护结构的垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管(VDMOSFET)。

【背景技术】

静电释放(Electro-Static Discharge，ESD)会造成半导体元器件，例如金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)的损坏。尤其是垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管(VDMOSFET)的栅氧化层较薄，一般小于1000埃，所能承受的击穿电压低，只有80～120V，而一般人体放电模式(Human Body Model，HBM)所产生的静电电压可以达到2000V，容易造成VDMOSFET的栅氧化层损伤或击穿，导致器件的可靠性出问题甚至直接烧毁器件。随着器件可靠性要求的提高，特别是在一些低阈值电压的器件领域，要求栅氧化层的厚度只有几百埃，使VDMOSFET对静电释放抵抗能力的要求提高，只凭器件本身的电容能力无法保证可靠性。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种能防止金属氧化物半导体场效应管因静电释放而损坏，提高器件可靠性的静电释放保护结构。

一种静电释放保护结构，所述静电释放保护结构串联在金属氧化物半导体场效应管的栅极和源极之间，所述静电释放保护结构是NPN三极结构或PNP三极结构。

优选的，所述金属氧化物半导体场效应管是垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管，所述NPN三极结构和PNP三极结构是通过对所述垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管本身的多晶硅栅极进行N型和P型杂质的掺杂实现的。

优选的，所述垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管包括衬底，衬底上的外延层，外延层内的阱区，阱区内的注入区，外延层表面的栅氧化层，栅氧化层上的多晶硅层，多晶硅层表面的保护层，以及保护层上的电极；所述多晶硅层包括多晶硅栅极和多晶硅栅；所述保护层包括多晶硅栅极表面的栅极保护层和多晶硅栅表面的栅保护层；所述电极包括源电极和栅电极，所述源电极位于阱区上、与注入区接触且包覆所述多晶硅栅和多晶硅栅表面的保护层，所述栅电极位于多晶硅栅极上且贯穿多晶硅栅极表面的保护层而与多晶硅栅极接触；所述多晶硅栅极包括通过掺杂形成的N型区和P型区，具体是两个N型区将一个P型区夹在中间形成NPN三极结构，或两个P型区将一个N型区夹在中间形成PNP三极结构；所述NPN三极结构和PNP三极结构的两端分别与栅电极和源电极接触。

优选的，所述NPN三极结构和PNP三极结构的击穿电压小于所述栅氧化层的击穿电压。

优选的，所述电极表面设有氮化硅层。

优选的，所述保护层的成分为磷硅玻璃或硼磷硅玻璃。

优选的，所述垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管是N型场效应管：所述衬底为N⁺衬底，所述外延层为N^-外延层，所述阱区为P型阱区，所述注入区为N⁺注入区，所述栅氧化层的成分为二氧化硅。

还提供一种具有静电释放保护结构的垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管的制造方法。

一种具有静电释放保护结构的垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管的制造方法，包括下列步骤：在所述金属氧化物半导体场效应管的栅极和源极之间串联静电释放保护结构；所述静电释放保护结构是NPN三极结构或PNP三极结构，所述NPN三极结构和PNP三极结构是通过对所述垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管本身的多晶硅栅极进行N型和P型杂质的掺杂实现的；所述制造方法具体包括以下步骤：在衬底上生长外延层；在所述外延层上生长氧化层；向所述外延层内注入P型杂质形成阱区；在所述氧化层上淀积多晶硅层；掺杂N型和P型杂质，形成注入区，并形成所述NPN三极结构或PNP三极结构；具体是在所述阱区内注入N型杂质，形成注入区，且在多晶硅层内注入N型和P型杂质，形成所述NPN三极结构或PNP三极结构；在所述多晶硅层表面淀积形成保护层；蚀刻所述保护层形成引线孔后通过溅射形成电极，所述电极包括相互分离的源电极和栅电极；所述NPN三极结构和PNP三极结构具体是两个N型区将一个P型区夹在中间形成NPN三极结构，或两个P型区将一个N型区夹在中间形成PNP三极结构；所述NPN三极结构和PNP三极结构的两端分别与栅电极和源电极接触。

优选的，还包括以下步骤：在电极表面淀积氮化硅层，并蚀刻所述氮化硅层，在所述电极表面形成压焊口。