[發明專利]雙集成硅控整流器晶體管和相關方法

在審

• 申請號: 201911372197.0
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111435685A
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 發明（設計）人: A·埃拉米庫拉薩尼;M·格瑞斯伍爾德
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H01L29/808
• 分類號: H01L29/808;H01L27/02
• 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: 張小穩

本發明題為“雙集成硅控整流器晶體管和相關方法”。本發明提供了一種實施方案，其包括具有復合SCR保護的ESD穩健晶體管。該晶體管可以包括：半導體襯底，該半導體襯底具有第一導電類型；漏極區，該漏極區與半導體襯底耦接，該漏極區具有漏極SCR部件，該漏極SCR部件具有第一導電類型的第一漏極區和第二導電類型的第二漏極區。該晶體管還可以包括：源極，該源極與半導體襯底耦接；溝道區，該溝道區具有第二導電類型；以及柵極，該柵極與溝道區耦接，該柵極具有SCR部件，該SCR部件具有第一導電類型的第一柵極區和第二導電類型的第二柵極區。漏極SCR部件和柵極SCR部件可以沿溝道區產生低電阻放電路徑，該低電阻放電路徑響應于ESD而激活，使得ESD通過晶體管放電而不損壞晶體管。

背景技術

半導體晶體管可能因靜電放電(ESD)而經受損壞或改變行為。ESD在電荷堆積在主體(例如，人體、機器、包裝容器等)上，然后該主體與半導體晶體管接觸時導致損壞。如果堆積在主體上的電荷放電到半導體晶體管中，那么可能引起流入該器件的電流的大量且突然的爆發。該電流可能發生絲化，該絲化在功率以熱能的形式耗散時可能會使金屬、觸點和半導體材料熔化。熔化的位置可能導致器件發生故障。

有多種模型/標準來用于進行設計和測試以防止因靜電放電造成的晶體管故障。這些模型/標準包括人體模型(HBM)、充電器件模型(CDM)和機器模型(MM)。HBM模擬因來自人的放電造成的ESD。CDM模擬在帶電器件接觸導體時該帶電器件的放電。MM模擬從非人來源(諸如從生產設備或工具)到器件的放電。這些模型/標準提供關于指定器件有可能承受而不損壞的電壓的度量。

半導體晶體管可以包括屏蔽件或其他耗散性部件以防止ESD導致損壞。然而，這些技術通常在制造過程中需要附加的步驟，或需要對半導體晶體管的設計的調整，這使設計和制造過程變得復雜。

附圖說明

圖1是半導體晶圓上的半導體器件的實施方案的頂視圖；

圖2是圖1的器件的實施方案的示意圖；

圖3是示出半導體晶體管的實施方案的橫截面側視圖；

圖4是示出用于通過半導體晶體管使ESD放電的SCR電路的實施方案的示意圖；

圖5是示出ESD穩健半導體晶體管的漏極區的實施方案的放大局部剖視圖；

圖6是示出ESD穩健半導體晶體管的柵極區的實施方案的放大局部剖視圖；并且

圖7是示出ESD穩健半導體晶體管的主體區的實施方案的放大局部剖視圖。

具體實施方式

本發明整體涉及電子器件，并且更具體地講，涉及半導體器件結構以及形成半導體器件的方法。

為使圖示簡明和清晰，圖中的元件未必按比例繪制，而且不同圖中的相同的參考標號指示相同的元件。此外，為使描述簡明，省略了熟知步驟和元件的描述和細節。如本文所用，載流電極是指器件的載送電流通過該器件的元件，諸如晶體管的源極或漏極。盡管器件在本文中被解釋為某些N型區域和某些P型區域，但本領域的普通技術人員應當理解，考慮到任何必要的電壓極性反轉、晶體管類型和/或電流方向反轉等，導電類型可被反轉并且也是按照本說明可行的。為使附圖簡潔，器件結構的某些區域(諸如摻雜區域或電介質區域)可被示為通常具有直線邊緣和角度精確的拐角。然而，本領域的技術人員理解，由于摻雜物的擴散和激活或層的形成，此類區域的邊緣通?？刹粸橹本€并且拐角可不具有精確角度。另外，術語“主表面”在結合半導體區域、晶圓或襯底使用時是指半導體區域、晶圓或襯底的與另一種材料諸如電介質、絕緣體、導體或多晶半導體形成界面的表面。主表面可具有沿x、y和z方向變化的形貌特征。