[實用新型]半導體器件和半導體二極管結構

有效

• 申請號: 201520769860.1
• 申請日: 2015-09-30
• 公開（公告）號: CN204966508U
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發明（設計）人: J·C·J·杰森斯;J·皮杰卡克
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/06
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 劉倜

技術領域

本實用新型一般涉及電子設備，尤其涉及半導體器件結構和形成半導體器件的方法。

背景技術

半導體二極管是在集成電路設計中使用的常見的器件結構并且典型地用來控制電流流動的方向。二極管是兩端子器件，正極端子稱作陽極并且負極端子稱作陰極。通常，二極管具有兩種操作模式：具有大量的電流傳導的正向偏置，和具有可忽略不計的電流傳導的反向偏置。

在利用體半導體襯底技術的大多數集成電路器件中，相對于二極管形成于其中的體襯底的電勢或偏置，陰極端子和陽極端子兩者需要被正向或負向偏置，并且已經需要設計者預先選擇哪種偏置(即正向或負向)將在集成電路應用中使用。另外，如果在操作期間遭遇錯誤的偏置，二極管結構，例如隔離結構(即寄生二極管變成正向偏置)，開始傳導電流，這導致不需要的大電流、閂鎖現象、永久的電氣短路和噪聲問題等。相對于襯底電勢預先選擇二極管端子被正向或負向偏置的這種需求限制了設計靈活性，尤其在較高電壓汽車應用中，其中大的負電壓尖峰、感應瞬變和電池反接問題經常與設計者選擇的偏置條件沖突。為了解決這個問題，設計者已經依靠使用外部二極管，這需要增加的成本，需要額外的連接引腳，并且需要另外的印刷電路板空間等其它不希望的約束。設計者也已經依靠絕緣體上硅(SOI)技術來解決這個問題，但是SOI技術非常昂貴并且更難以制造。而且，SOI中的掩埋氧化物帶來了在許多汽車或其它大功率應用中不希望的額外熱電阻。

因此，期望具有一種二極管結構以及一種形成二極管結構的方法，其使得能夠相對于體襯底的電勢正向偏置和負向偏置，以便增加設計靈活性并且增強不利的操作條件下的器件性能。同樣期望二極管結構具有到體襯底中的低電流注入，以便最小化鄰近二極管結構的寄生結構，例如寄生雙極晶體管結構的影響。

實用新型內容

本公開的一個實施例的一個目的是提供一種二極管結構，其使得能夠相對于體襯底的電勢正向偏置和負向偏置，以便增加設計靈活性并且增強不利的操作條件下的器件性能。

根據一個實施例，提供了一種半導體器件，包括：半導體襯底，具有第一導電性類型；第一摻雜區域，具有與所述第一導電性類型相反的第二導電性類型，位于所述半導體襯底上；第二摻雜區域，具有所述第一導電性類型，鄰近所述第一摻雜區域；陰極區域，具有所述第二導電性類型，位于所述第二摻雜區域內；陽極區域，具有所述第一導電性類型，位于所述陰極區域內；第一電極，電耦合到所述陽極區域；以及第二電極，電耦合到所述陰極區域和所述第二摻雜區域，其中第一摻雜區域被配置為浮動區域。

在一個實施例中，所述第一摻雜區域包括：第一部分，鄰近所述襯底并且具有第一摻雜濃度；第二部分，鄰近所述第一部分和具有第二摻雜濃度的所述第二摻雜區域，其中所述第二摻雜濃度大于所述第一摻雜濃度，并且其中選擇所述第二摻雜濃度以減少到所述半導體襯底中的電流注入，并且其中所述第二摻雜濃度大于大約1.0×10²⁰原子/cm³；以及下沉部分，橫向圍繞所述第二摻雜區域。

在一個實施例中，所述第一摻雜區域被配置為由所述第二摻雜區域和所述半導體襯底的一個或多個自偏置。

在一個實施例中，所述陽極區域被配置為一對條形區域。

在一個實施例中，所述半導體器件還包括：第三摻雜區域，具有所述第一導電性類型，位于所述第二摻雜區域內，其中所述第三摻雜區域的一部分在該對條形區域之間延伸，其中所述第三摻雜區域電耦合到所述第二電極；第四摻雜區域，具有所述第二導電性類型，位于所述陰極區域的一部分內并且橫向圍繞該對條形中的一個；以及第五摻雜區域，具有所述第二導電性類型，位于所述陰極區域的另一部分內并且橫向圍繞該對條形中的另一個，其中：所述第四摻雜區域和第五摻雜區域電耦合到所述第二電極，所述陰極區域被布置為遠離所述第二摻雜區域的邊緣部分，并且所述第二摻雜區域在邊緣部分與所述第二摻雜區域之間電耦合到所述第二電極。