一种用于ESD保护的双向纵向NPN结构的制作方法

本发明创造涉及一种NPN结构，尤其涉及一种用于ESD保护的双向纵向NPN结构。

背景技术：

NPN是十分有效的 ESD 保护器件，由于其维持电压很低，所以能够承受很高的ESD电流。一般NPN器件为单方向ESD 保护器件，NPN器件的另外一个方向的ESD保护由寄生二极管或者并联一个二极管来完成。采用额外的二极管来进行另外一个方向的ESD保护，会增大版图面积。然而，在一些IO有负电压的电路中，如果IO电压低于-0.7V,GND电压为0V，采用二极管进行反方向保护，二极管在电路正常工作时就会导通，产生漏电，必须采用双向NPN结构进行保护。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明创造提供了一种用于ESD保护的双向纵向NPN结构，在P型衬底上设有DNW阱，在DNW阱两边设有NWell阱，中间设有PWell阱；一侧的NWell阱上部向上依次设有PESD区域和第一N+注入区，另一侧的NWell阱上部向上依次设有PESD区域和第二N+注入区；PWell阱上部，在PESD区域和第一N+注入区与PESD区域和第二N+注入区之间，设有STI区域。通过上述结构，解决了现有技术中存在的一般NPN器件只能提供单方向的ESD保护，当需要双向保护时，需要额外的二极管进行另外一个方向的ESD保护，增大了版图面积的技术问题。

为了实现上述目的，本发明创造采用的技术方案是：一种用于ESD保护的双向纵向NPN结构，包括有P型衬底，其特征在于：在P型衬底上设有DNW阱，在DNW阱两边设有NWell阱，中间设有PWell阱；

一侧的NWell阱上部向上依次设有PESD区域和第一N+注入区，另一侧的NWell阱上部向上依次设有PESD区域和第二N+注入区；

PWell阱上部，在PESD区域和第一N+注入区与PESD区域和第二N+注入区之间，设有STI区域。

从所述的第一N+注入区依次到其下部的PESD区域、NWell阱、DNW阱、NWell阱、另一侧的PESD区域，第二N+注入区构成正向ESD电流泄放路径NPN2；从第二N+注入区依次到其下部的ESD区域、NWell阱、DNW阱、NWell阱一侧的PESD区域，第一N+注入区构成反向ESD电流泄放路径NPN1。

所述的NPN1与NPN2的通路长度一致，且为对称性的结构。

所述的PESD区域是一层P型ESD注入层，用于减小NPN的触发电压。

本发明创造的有益效果在于：本发明通过在P型衬底上设有DNW阱，在DNW阱两边设有NWell阱，中间设有PWell阱；一侧的NWell阱上部向上依次设有PESD区域和第一N+注入区，另一侧的NWell阱上部向上依次设有PESD区域和第二N+注入区；PWell阱上部，在PESD区域和第一N+注入区与PESD区域和第二N+注入区之间，设有STI区域。本发明通过上述结构，提供了一种用于ESD保护的双向纵向NPN结构，且不需要增加额外的二极管，减小了版图面积。

附图说明

图1：为现有的单向NPN ESD保护结构。

图2：为本发明创造结构示意图。

图3：为本发明创造结构TLP测试结果示意图。

具体实施方式

一种用于ESD保护的双向纵向NPN结构，包括有P型衬底1，其结构为：在P型衬底上设有DNW阱2，在DNW阱2两边设有NWell阱3，中间设有PWell阱4；一侧的NWell阱3上部向上依次设有PESD区域5和第一N+注入区6，另一侧的NWell阱3上部向上依次设有PESD区域5和第二N+注入区7；PWell阱4上部，在PESD区域5和第一N+注入区6与PESD区域5和第二N+注入区7之间，设有STI区域8，在NWell阱3的上部外侧也设置有STI区域8，同时起到隔离作用。

第一N+注入区6形成T1端口，第二N+注入区7形成T2端口。

从第一N+注入区6依次到其下部的PESD区域5、NWell阱3、DNW阱2、NWell阱3、另一侧的PESD区域5，第二N+注入区7构成正向ESD电流泄放路径NPN2。

从第二N+注入区7依次到其下部的ESD区域5、NWell阱3、DNW阱2、NWell阱3一侧的PESD区域5，第一N+注入区6构成反向ESD电流泄放路径NPN1。

所述的NPN1与NPN2的通路长度一致，一致的通道长度保证NPN1与NPN2的特性一样，有相同的触发电压和维护电压。采用为对称性的结构，使ESD电流泄放更均匀。NPN1和NPN2通路是对称的NPN通路。

所述的PESD区域5是一层P型ESD注入层，且为比较薄的P型ESD注入层，在0.5um尺寸下的CMOS半导体工艺中都存在，利用PESD区域5可以减小NPN的触发电压。

图3是双向NPN结构的TLP测试结果，触发电压小于9V，维持电压大于4V，It2大于1.4A，此结构适合于45nm，65nm，90nm，0.13um，0.35um工艺中2.5V和3.3V的IO ESD保护。