[发明专利]一种功率VDMOS器件二极管并联式ESD防护机构

摘要

本发明提供了一种功率VDMOS器件二极管并联式ESD防护机构，它包括由若干个VDMOS单元一起构成的功率VDMOS器件，和由若干个齐纳二极管单元构成的ESD保护结构；所述ESD保护结构的等效输出端并接在所述功率VDMOS器件的栅极和源极两端；所述齐纳二极管单元的反向击穿电压大于所述一种功率VDMOS器件二极管并联式ESD防护机构的最大栅源工作电压，且小于栅氧化层的最小击穿电压。本发明的功率VDMOS器件二极管并联式ESD防护机构寄生电容小、防护效果更好、工作更可靠，充当ESD防护的单元设于n‑外延上并且与VDMOS单元相隔离，使得制造工艺简单、结构稳定并且与VDMOS器件工艺相兼容。本发明适用于功率VDMOS器件的ESD防护。

主权项

1.一种功率VDMOS器件二极管并联式ESD防护机构，其特征在于：它包括由若干个VDMOS单元一起构成的功率VDMOS器件，和由若干个齐纳二极管单元构成的ESD保护结构；所述ESD保护结构的等效输出端并接在所述功率VDMOS器件的栅极和源极两端；所述齐纳二极管单元的反向击穿电压大于所述一种功率VDMOS器件二极管并联式ESD防护机构的最大栅源工作电压，且小于栅氧化层的最小击穿电压；所有VDMOS单元的结构完全相同，相互间等间距分布；每一VDMOS单元的结构包括从下至上依次层叠的金属互连层、n+衬底层、n‑外延层，在n‑外延层的顶端向下延伸设有p+区，在p+区外围设有p‑Body区，在p‑Body区的顶端向下延伸设有n+区，n+区的顶端从下至上依次层叠有栅化氧层、n+多晶硅层，所述n+多晶硅层顶端设有二氧化硅层和金属互连层，其中：n+衬底层的掺杂浓度为1018数量级以上，n‑外延层的掺杂浓度为1014数量级，厚度为100um；n+区作为VDMOS单元的源极，设置在p‑Body区上且分布在p+区四周；n+多晶硅层与金属互连层连接在一起后分别引出VDMOS单元的栅极和源极；所有VDMOS单元的栅极通过n+多晶硅层连接一起构成功率VDMOS器件的栅极，所有VDMOS单元的源极通过金属互连层连接一起构成功率VDMOS器件的源极；所述齐纳二极管单元的结构为以下情形之一：I、第一种结构包括等效的两个结构相同的、构成背对背二极管的齐纳二极管，所述的齐纳二极管包括自下而上依次层叠的金属互连层、n+衬底层、n‑外延层，所述n‑外延层的顶端自上而下延伸设有p‑Body区，在每个p+区外围设有p‑区，在每个p+区的顶端自上而下延伸分别设有一个n+区，所述齐纳二极管的两个n+区相连作为构成的背对背齐纳二极管的阴极；所述n+区与p+区的掺杂浓度为1019数量级；II、第二种结构包括一个齐纳二极管，所述的齐纳二极管包括自下而上依次层叠的金属互连层、n+衬底层、n‑外延层，所述n‑外延层的顶端自上而下延伸设有p‑Body区，所述p‑Body上设有p+区和n+区，所述p+区的四周设有p‑区，而该p+区的顶端自上而下延伸设有一个n+区，且该p+区位于n+区的垂直下方，所述n+区的外还环绕有另一个p+区，该p+区的四周同样设有p‑区，所述n+区作为齐纳二极管的阴极，n+区外环绕的p+区作为齐纳二极管的阳极；所有的VDMOS单元与齐纳二极管单元共用同一金属互连层、n+衬底层、n‑外延层，每个VDMOS单元、齐纳二极管单元处于独立的p‑Body区上，彼此之间通过二氧化硅进行隔离，所述n+衬底层作为功率VDMOS器件的漏极D；所述n+区与p+区的掺杂浓度为1019数量级。