[發(fā)明專利]利用溝槽隔離形成的無閉鎖垂直瞬態(tài)電壓抑制二極管陣列結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200780031756.0
• 申請日: 2007-11-30
• 公開（公告）號: CN101506974A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬督兒·博德
• 申請（專利權(quán)）人: 萬國半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號: H01L23/58
• 分類號: H01L23/58
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張靜潔;王敏杰

1.一種瞬態(tài)電壓抑制二極管陣列結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)包含：

若干個(gè)垂直二極管，形成在一半導(dǎo)體襯底上，作為不同導(dǎo)電類型的若 干個(gè)摻雜區(qū)域，用來構(gòu)成若干個(gè)PN結(jié)；以及

若干絕緣溝槽，設(shè)置在所述的二極管之間，用來隔離并防止寄生PNP 晶體管或寄生NPN晶體管在該半導(dǎo)體襯底上不同導(dǎo)電類型的摻雜區(qū)域之間 所引發(fā)的閉鎖效應(yīng)；

所述的半導(dǎo)體襯底包含一N-型襯底，用以支撐一N-型外延層，該半 導(dǎo)體襯底具有一陽極與一陰極，該陽極設(shè)置在半導(dǎo)體襯底下表面，連接到 一電源電壓，該陰極設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上表面，連接到地；

所述的半導(dǎo)體襯底進(jìn)一步包含一P-型體區(qū)，該P(yáng)-型體區(qū)設(shè)置在該N- 型外延層上的二個(gè)絕緣溝槽之間，其中該體區(qū)進(jìn)一步包圍著一齊納N-型摻 雜區(qū)域，而形成一垂直堆棧PN結(jié)，從而在所述的二個(gè)絕緣溝槽之間構(gòu)成 一齊納二極管。

2.如權(quán)利要求1所述的瞬態(tài)電壓抑制二極管陣列結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的 齊納二極管進(jìn)一步被設(shè)置在其兩側(cè)的絕緣溝槽隔離，并使該齊納二極管和 所述瞬態(tài)電壓抑制二極管陣列結(jié)構(gòu)中的其他二極管隔離，以此防止閉鎖效 應(yīng)的發(fā)生。

3.如權(quán)利要求1所述的瞬態(tài)電壓抑制二極管陣列結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu) 進(jìn)一步包含至少二個(gè)輸入/輸出接觸襯墊，每一輸入/輸出接觸襯墊與二個(gè) PN結(jié)接觸，分別作為通過絕緣溝槽進(jìn)行隔離的一高壓側(cè)二極管與一低壓 側(cè)二極管，所述的絕緣溝槽上覆蓋著絕緣層，而所述的絕緣層上覆蓋所述 的輸入/輸出接觸襯墊。

4.如權(quán)利要求1所述的瞬態(tài)電壓抑制二極管陣列結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中該 體區(qū)進(jìn)一步包圍著一N-型摻雜區(qū)域，從而和該P(yáng)-型體區(qū)形成一PN結(jié)， 用來作為所述瞬態(tài)電壓抑制二極管陣列結(jié)構(gòu)的低壓側(cè)二極管。

5.一種瞬態(tài)電壓抑制二極管陣列結(jié)構(gòu)，其特征在于，其設(shè)置在一半導(dǎo)體襯底 上，該半導(dǎo)體襯底包含一N-型襯底，用以支撐一N-型外延層，其特征在 于，所述的瞬態(tài)電壓抑制二極管陣列結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包含：

開設(shè)在所述外延層上的若干個(gè)絕緣溝槽，且在外延層上的二個(gè)絕緣溝 槽之間具有一P-型的體區(qū)；以及

一齊納摻雜區(qū)域，為N-型，且位于所述的P-型體區(qū)上，用來構(gòu)成一齊 納二極管，該齊納二極管包含垂直堆棧PN結(jié)，用來負(fù)載一瞬態(tài)電流以抑 制一瞬態(tài)電壓；其中，所述的P-型體區(qū)包圍著該齊納N-型摻雜區(qū)域，以形 成所述的垂直堆棧PN結(jié)，從而在二個(gè)絕緣溝槽之間構(gòu)成所述的齊納二極 管；

所述的齊納二極管被二個(gè)鄰近該齊納二極管設(shè)置的絕緣溝槽加以隔 離，從而使該齊納二極管與該瞬態(tài)電壓抑制二極管陣列結(jié)構(gòu)的另一二極管 相隔離，從而防止一閉鎖效應(yīng)的發(fā)生；

所述的P-型體區(qū)進(jìn)一步包含一N-型的低壓側(cè)二極管摻雜區(qū)域，用以構(gòu) 成一低壓側(cè)二極管；以及該外延層進(jìn)一步包含一P-型的摻雜區(qū)域，該摻雜 區(qū)域和該外延層形成一PN結(jié)而構(gòu)成一高壓側(cè)二極管，用來通過一輸入/輸 出接觸襯墊電性連接到該低壓側(cè)二極管；

所述的半導(dǎo)體襯底具有一陽極與一陰極，該陽極設(shè)置在該半導(dǎo)體襯底 下表面以連接到一電源電壓，該陰極設(shè)置在該半導(dǎo)體襯底上表面以連接到 地。

6.一種瞬態(tài)電壓抑制二極管陣列結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述的方法 包含：

在半導(dǎo)體襯底上具有第一導(dǎo)電類型的外延層上開設(shè)若干個(gè)絕緣溝槽， 然后使用一體區(qū)掩膜在相鄰二個(gè)絕緣溝槽之間摻雜一具有第二導(dǎo)電類型 的體區(qū)；以及使用一源極掩膜來植入若干個(gè)具有第一導(dǎo)電類型的摻雜區(qū) 域，以構(gòu)成若干個(gè)二極管，其中，所述的絕緣溝槽將二極管加以隔離，并 防止寄生PNP晶體管或寄生NPN晶體管在該半導(dǎo)體襯底上不同導(dǎo)電類型 的摻雜區(qū)域之間所引發(fā)的閉鎖效應(yīng)。

7.如權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述的方法進(jìn)一步包含以下 步驟：使用一接觸掩膜植入遠(yuǎn)離該體區(qū)的若干個(gè)具有第二導(dǎo)電類型的摻雜 區(qū)域，用來與該外延層構(gòu)成若干個(gè)高壓側(cè)二極管，并利用跨越所述絕緣溝 槽的若干個(gè)輸入/輸出接觸襯墊來連接到被體區(qū)包圍的低壓側(cè)二極管。