[發(fā)明專(zhuān)利]雙向擊穿硅控整流器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010914009.9
• 申請(qǐng)日: 2020-09-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112614832A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·米特拉;A·F·盧瓦索;R·J·戈希爾;李由;蔡?hào)|辰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 格芯美國(guó)公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L27/02
• 分類(lèi)號(hào): H01L27/02
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 賀月嬌;楊曉光

本公開(kāi)涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，更具體地涉及雙向硅控整流器(SCR)及制造方法。該結(jié)構(gòu)包括：多個(gè)擴(kuò)散區(qū)域；與擴(kuò)散區(qū)域相鄰的多個(gè)p型(P+)阱，其中P+阱直接連接；以及與P+阱相鄰的多個(gè)n型(N+)阱。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，更具體地涉及雙向擊穿硅控整流器(SCR)及制造方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體器件不斷按比例縮小(例如收縮)，特征間的期望間隔(即，間距)也在變小。為此，在較小的技術(shù)節(jié)點(diǎn)中，器件變得更容易受到外部應(yīng)力的影響。這樣，要制造具有保證穩(wěn)健芯片的特定特征的器件由于關(guān)鍵尺寸(CD)按比例縮放和處理能力以及用于制造這種結(jié)構(gòu)的材料等原因而變得愈加困難。

第五代(5G)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)用于在正負(fù)(+/-)電壓之間切換的開(kāi)關(guān)。諸如靜電放電(ESD)的外部應(yīng)力源可導(dǎo)致開(kāi)關(guān)的問(wèn)題。因此，這些開(kāi)關(guān)需要防ESD保護(hù)以便于正常工作。為了解決ESD問(wèn)題，常規(guī)解決方案將多個(gè)單向硅控整流器(SCR)與二極管串聯(lián)在一起使用。該常規(guī)解決方案的問(wèn)題是占用可能無(wú)法被提供的較大面積。此外，這些傳統(tǒng)器件不為(+/-)電壓窗口提供對(duì)稱(chēng)保護(hù)。這是因?yàn)槌Ｒ?guī)器件具有彼此隔離的p型(P+)阱，由于隔離的P+阱處于不同電勢(shì)，因此導(dǎo)致觸發(fā)電壓不一致。

發(fā)明內(nèi)容

在本公開(kāi)的一方面，一種結(jié)構(gòu)包括：多個(gè)擴(kuò)散區(qū)域；與所述擴(kuò)散區(qū)域相鄰的多個(gè)p型(P+)阱，其中所述P+阱直接連接；以及與所述P+阱相鄰的多個(gè)n型(N+)阱。

在本公開(kāi)的一方面，一種結(jié)構(gòu)包括：第一P+阱，其被直接連接到第二P+阱；多個(gè)擴(kuò)散區(qū)域，其與所述第一P+阱和所述第二P+阱相鄰；以及第一N+阱，其被直接連接到第二N+阱并與所述多個(gè)擴(kuò)散區(qū)域相鄰，所述第一N+阱與所述第一P+阱相鄰，并且所述第二N+阱與所述第二P+阱相鄰。

在本公開(kāi)的一方面，一種結(jié)構(gòu)包括：彼此直接連接的多個(gè)P+阱；多個(gè)硅化物塊，其與所述P+阱相鄰；多個(gè)擴(kuò)散區(qū)域，其通過(guò)所述硅化物塊而被連接到所述P+阱；多個(gè)N+阱，其通過(guò)所述硅化物塊而被連接到所述擴(kuò)散區(qū)域；以及STI結(jié)構(gòu)，其使所述N+阱彼此隔離。

附圖說(shuō)明

在下面的詳細(xì)描述中，借助本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的非限制性示例，參考所提到的多個(gè)附圖來(lái)描述本公開(kāi)。

圖1A和1B示出了根據(jù)本公開(kāi)的方面的雙向擊穿硅控整流器(SCR)及相應(yīng)的制造工藝。

圖2A和2B示出了根據(jù)本公開(kāi)的方面的實(shí)現(xiàn)硅化物塊和柵極結(jié)構(gòu)的雙向擊穿SCR及相應(yīng)的制造工藝。

圖3A和3B示出了根據(jù)本公開(kāi)的方面的具有隔離的n型(N+)阱的雙向擊穿SCR及相應(yīng)的制造工藝。

圖4A和4B示出了根據(jù)本公開(kāi)的方面的實(shí)現(xiàn)硅化物塊和柵極結(jié)構(gòu)的雙向擊穿SCR及相應(yīng)的制造工藝。

圖5示出了根據(jù)本公開(kāi)的方面的替代雙向擊穿SCR及相應(yīng)的制造工藝。

圖6示出了根據(jù)本公開(kāi)的方面的具有隔離的N+阱的雙向擊穿SCR及相應(yīng)的制造工藝。

圖7示出了根據(jù)本公開(kāi)的方面的具有隔離的N+阱和高電阻層的雙向擊穿SCR及相應(yīng)的制造工藝。

具體實(shí)施方式

本公開(kāi)涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，更具體地涉及雙向擊穿硅控整流器(SCR)及制造方法。在實(shí)施例中，本公開(kāi)提供了在第五代(5G)網(wǎng)絡(luò)以及其它網(wǎng)絡(luò)和電路中實(shí)現(xiàn)的雙向擊穿SCR。有利地，本文所述的結(jié)構(gòu)和方法改善了在5G網(wǎng)絡(luò)內(nèi)實(shí)現(xiàn)的開(kāi)關(guān)的靜電放電(ESD)保護(hù)，同時(shí)最小化了實(shí)現(xiàn)所需的面積。通過(guò)這種方式，雙向擊穿SCR可以以最小的所需面積提供正負(fù)(+/-)電壓窗口的對(duì)稱(chēng)保護(hù)，節(jié)省多達(dá)40％的面積。