[实用新型]GGNMOS器件、多指GGNMOS器件及保护电路

说明书

本实用新型公开一种GGNMOS器件，包括衬底；形成于衬底中的源极和漏极，源极包括第一、第二源极，漏极位于第一、第二源极之间；形成于衬底上的栅极，栅极包括第一、第二和第三栅极；第三栅极包括沿第一方向延伸的第一、第二部，沿第二方向延伸的第三、第四部，第三、四部均位于第一、二部之间且两端分别连接第一、第二部，以将第一、二部之间的区域限定为第一区域、第二区域、位于第一、第二区域之间的第三区域；第一栅极位于第一区域，第一栅极在衬底上的正投影部分或全部围绕第一源极的正投影；第二栅极位于第二区域，第二栅极在衬底上的正投影部分或全部围绕第二源极的正投影。本实用新型还提供多指GGNMOS器件及ESD保护电路。

技术领域

本实用新型涉及微电子技术领域；更具体地，涉及一种GGNMOS器件、多指GGNMOS器件以及ESD保护电路。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，越来越多的电子元器件、电子设备需要在辐射环境中使用。CMOS电路广泛应用于卫星核武等辐射环境中，且对辐射尤其敏感。以硅基器件为例，未经加固的、常规工艺生产的CMOS电路抗总剂量辐射能力低于1×10⁴rad，如果超过这个剂量就会造成元器件的损伤，导致其不能正常工作；长寿命卫星沿其轨道运行时，受到的辐射总剂量可达5×10⁵rad。显然，不经过抗辐射加固的CMOS电路很难满足长寿命卫星和核辐射环境下的使用要求，因此必须对CMOS电路进行抗辐射加固。

除了辐射总剂量外，空间中还存在着很多高能带电粒子，高能粒子入射到半导体器件或集成电路芯片中时产生高密度的电子空穴对，这些电子空穴对能够被器件敏感的反偏PN结所收集，从而使电路逻辑状态发生翻转、或者诱发寄生结构导通，造成器件本身永久性损伤，这种现象被称为电离辐射效应。单粒子辐射效应种类主要有单粒子翻转、单粒子锁定和单粒子烧毁、单粒子栅击穿等。

集成电路工艺发展到深亚微米阶段，器件的物理尺寸日益减小，静电放电 (ESD)对集成电路的危害变得越来越显著。ESD设计及失效分析也已成为集成电路可靠性研究的重要课题之一。

目前，常用的ESD加固结构是对NMOS器件采用GG结构。GGNMOS (Gate-GroundedNMOS)单管的抗ESD性能主要体现在寄生NPN管(N型漏区、P型阱区和N型源区)的导通泄流能力，即，当加ESD正向脉冲时，一旦NMOS管内部的寄生双极型NPN管开启，则由正向导通的寄生双极型NPN 泄放ESD电流。然而，常规双边GGNMOS器件结构的ESD能力往往受辐射感生边缘寄生晶体管漏电效应影响，使寄生晶体管抗辐照的泄流作用退化，从而常规的单管箝压泄流能力有限，且对单粒子闩锁效应相对敏感。

因此，需要提供一种能够有效抑制常规单管GGNMOS的辐射感生边缘寄生晶体管漏电效应、同时降低其对单粒子闩锁效应的敏感性的GGNMOS器件、多指GGNMOS器件、以及ESD保护电路。

实用新型内容

本实用新型的第一个方面提供一种GGNMOS器件，包括：衬底；形成于衬底中的源极和漏极，源极包括第一源极和第二源极，漏极位于第一源极与第二源极之间；形成于衬底上的栅极，栅极包括第一栅极、第二栅极和第三栅极；其中，第三栅极包括沿第一方向延伸的第一部和第二部，以及沿第二方向延伸的第三部和第四部，第三部和第四部均位于第一部与第二部之间且两端分别连接第一部和第二部，以将第一部与第二部之间的区域限定为第一区域、第二区域、以及位于第一区域与第二区域之间的第三区域；第一栅极位于第一区域，且第一栅极在衬底上的正投影部分或全部围绕第一源极在衬底上的正投影；第二栅极位于第二区域，且第二栅极在衬底上的正投影部分或全部围绕第二源极在衬底上的正投影。

进一步地，第一栅极包括沿第一方向延伸的第一部和第二部，以及连接第一部和第二部、并沿第二方向延伸的第三部；第二栅极包括沿第一方向延伸的第一部和第二部，以及连接第一部和第二部、并沿第二方向延伸的第三部。

进一步地，第一栅极和第二栅极在衬底上的正投影均呈U型，且两个U 型的开口相背。