[發明專利]可控硅整流器

在審

• 申請號: 202010630301.8
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN112185953A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: C·C·魯斯;G-D·克雷圖;F·馬格里尼
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張凌苗;申屠偉進

提出了可控硅整流器SCR。SCR包括半導體本體，其包括第一主表面和有源器件區。在第一主表面處的第一、第二、第三和第四表面接觸區域沿著第一橫向方向一個接一個地直接布置。半導體本體在第一至第四表面接觸區域中的每個處電接觸。SCR還包括第一、第二、第三和第四SCR區。第一和第三SCR區是第一導電類型的并且分別直接鄰接第一和第三表面接觸區域，并且第二和第四SCR區是第二導電類型的并且分別直接鄰接第二和第四表面接觸區域。SCR還包括第一導電類型的第一阱區。第二SCR區在第一主表面處與第一阱區至少部分地重疊。第一SCR區在第一主面處與第一阱區至多部分地重疊。第一SCR區電連接到第二SCR區，并且第三SCR區電連接到第四SCR區。

技術領域

本公開涉及半導體器件，特別地涉及可控硅整流器SCR（閘流晶體管）。

背景技術

諸如晶體管、二極管、電阻器、電光器件、精密膜（precision film）電阻器和各種集成電路之類的部件都對靜電放電（ESD）敏感，并且由于電子產品制造商趨向使器件小型化并改進操作速度，所以器件對ESD的易感性（susceptibility）正在增加。器件在生產的每個階段處都經受ESD損壞：從晶片制造到子組件（sub-assembly）和組件中的組裝（populated）電路板。而且，在部件或集成電路的操作期間，可能出現不期望的電壓脈沖。在汽車芯片中，不希望的電壓脈沖可能由車輛布線引起，任何不希望的電壓脈沖都可能損壞敏感子系統，諸如安全系統、控制模塊和信息娛樂（infotainment）設備。脈沖可能由事件引起，所述事件諸如是來自乘客（occupant）的靜電放電（ESD）、諸如電機驅動或氣候控制之類的子系統的開啟/關閉、或當諸如電池之類的重要負載突然斷開時的負載突降（loaddump）。為了避免在組裝或操作期間脈沖對集成電路或電子器件的損壞，在集成電路的管腳之間連接了ESD保護器件，例如SCR，以便防止由于脈沖的連接在管腳之間的電路的故障或擊穿（breakdown）。為了最小化ESD保護所需的芯片區域，ESD保護器件的緊湊設計是希望的。

存在改進用于ESD保護的可控硅整流器的需要。

FR 2 904 473 A1公開了一種保護元件，在靜電放電的作用下，該保護元件在與npn型雙極晶體管的極化的相同時間被極化。該晶體管去除放電電流。該元件位于離半導體材料和晶體管的極化連接的大距離處，使得該元件比晶體管的極化更多地被極化。該元件包括連接到端子的雙極保護晶體管。該晶體管通過連接被極化。針對一種用于針對靜電放電保護集成電路的方法還包括獨立權利要求。

WO 2015 / 056 040 A1公開了一種SCR型電路，包括PNP晶體管和NPN晶體管，其并入Zener二極管，該Zener二極管允許電路以相對低的觸發電壓閾值操作。Zener二極管擊穿電壓由N型阱（well）的摻雜區域中的摻雜水平來控制。串聯連接在SCR電路和器件的輸入/輸出端子之間的一個或多個二極管有利地提高了SCR電路的折回電壓（snapbackvoltage）。在摻雜區之間的氮化物間隔物的使用而不是柵極氧化物的技術顯著地減少了不期望的漏電流。

US 6 249 414 B1公開了通過利用半導體器件固有的寄生可控硅整流器來保護具有薄至32埃（Angstrom）的氧化物的CMOS半導體器件不受靜電放電的電路、器件結構和方法。通過提供大約1.2伏特的寄生SCR的低電壓觸發來提供保護。借助于位移（displacement）電流觸發器使得在此類低電壓處的觸發是可能的，位移電流觸發器引起SCR的部件（寄生npn和pnp雙極晶體管）導通，即觸發SCR。位移電流通過結電容（junctioncapacitance）實現，該結電容在一側上連接到要保護的焊盤并且在另一側上連接到上述寄生雙極晶體管的端子。公開了實現結電容的兩個方式。

發明內容

本發明由所附權利要求書限定。對不落在權利要求的范圍下的實施例的引用應被理解為有助于理解本發明的示例。