[發(fā)明專利]一種硅控整流器及其制造方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010345164.3
• 申請日: 2020-04-27
• 公開（公告）號: CN111384046A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發(fā)明（設計）人: 朱天志
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H01L21/8228
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 徐偉

本發(fā)明提供了一種硅控整流器及其制造方法，硅控整流器包括：P型襯底，P型襯底中的N型阱60，其上部具有構成第一極的P型重摻雜區(qū)20和N型重摻雜區(qū)28，兩者之間具有淺溝槽隔離；P型襯底中的N型阱62，其上部具有構成第二極的P型重摻雜區(qū)22和N型重摻雜區(qū)26，兩者之間具有淺溝槽隔離；以及P型襯底中連接N型阱60和N型阱62的P型阱70，其上部具有P型重摻雜區(qū)24；其中第一極結構與第二極結構關于P型重摻雜區(qū)24鏡像對稱，N型重摻雜區(qū)28和N型重摻雜區(qū)26與P型重摻雜區(qū)24之間分別為N型阱60和N型阱62的有源區(qū)。本發(fā)明所提供的制造方法所制造的硅控整流器為雙向器件，能同時適用于正負高壓I/O端口的防靜電保護電路設計。

技術領域

本發(fā)明涉及半導體領域，尤其涉及一種雙向無回滯效應的硅控整流器結構及其制造方法。

背景技術

在高壓集成電路防靜電(ESD，Electro-Static discharge)保護設計領域，無回滯效應硅控整流器(SCR，Silicon Controlled Rectifier)多級串聯(lián)應用于高壓端口的防靜電保護電路設計的方案因其可以大大節(jié)省版圖面積的優(yōu)點而廣受關注。

已有中國專利(授權公告號：CN108091650B)在業(yè)界提出了如圖1所示出的無回滯效應硅控整流器結構。如圖1所示出的，該硅控整流器包括P型襯底180，P型襯底的內(nèi)具有N型阱160和P型阱170，N型阱160和P型阱170彼此鄰接，以在N型阱160和P型阱170的交界處形成PN結(PN Junction)。在N型阱160和P型阱180的交界處的上部形成有P型重摻雜區(qū)122。N型阱160的上部形成有構成硅控整流器陽極A的P型重摻雜區(qū)120和N型重摻雜區(qū)128，P型阱170的上部形成有構成硅控整流器陰極K的P型重摻雜區(qū)126和N型重摻雜區(qū)124。

常規(guī)的硅控整流器因為內(nèi)部寄生的PNP和NPN耦合而造成的雙正反饋而具有較大的電流增益，導致強回滯效應，即回滯效應的維持電壓遠低于觸發(fā)電壓。而如圖1所示的硅控整流器已經(jīng)能夠實現(xiàn)無回滯效應，即其回滯效應的維持電壓接近或者等于觸發(fā)電壓。

但是這種無回滯效應硅控整流器是一種單向器件，只適用于正高壓端口的防靜電保護電路設計，即當其陽極A為正高壓，其陰極K接地時，該硅控整流器的電流路徑為P+120/N型阱160/P型阱170/N+124(PNPN，如圖1中的實線箭頭所示)，符合要求。但是，當該硅控整流器的陽極A為負高壓，其陰極K接地時，該硅控整流器內(nèi)部寄生的二極管(P+126)P型阱170/N型阱160(N+128)就處于正向導通狀態(tài)，如圖1中的虛線箭頭所示出的電流路徑，而這種導通在電路正常工作時則是不允許的，圖1所示出的硅控整流器結構不適用于負高壓端口的防靜電保護電路設計。

有鑒于此，亟需要開發(fā)一種雙向的硅控整流器，能夠實現(xiàn)無回滯效應，以便能夠同時適用于正負高壓I/O端口的防靜電保護電路設計。

發(fā)明內(nèi)容

以下給出一個或多個方面的簡要概述以提供對這些方面的基本理解。此概述不是所有構想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認出所有方面的關鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡化形式給出一個或多個方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細的描述之序。

為了解決現(xiàn)有技術中的硅控整流器不能夠同時適用于正負高壓I/O端口的防靜電保護電路設計的問題，本發(fā)明的一方面提供了一種硅控整流器，具體包括：

P型襯底(80)；

位于上述P型襯底(80)中的N型阱(60)，上述N型阱(60)的上部具有構成上述硅控整流器的第一極的P型重摻雜區(qū)(20)和N型重摻雜區(qū)(28)，上述P型重摻雜區(qū)(20)和N型重摻雜區(qū)(28)之間具有淺溝槽隔離；