[發(fā)明專(zhuān)利]一種柵約束硅控整流器及其實(shí)現(xiàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011024063.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112071835A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱天志;黃冠群;陳昊瑜;邵華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L27/02
• 分類(lèi)號(hào): H01L27/02;H01L27/06;H01L21/8249
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

本發(fā)明公開(kāi)了一種柵約束硅控整流器及其實(shí)現(xiàn)方法，在現(xiàn)有的柵約束硅控整流器的P阱(70)與N阱(60)交界且位于所述P阱(70)插入高濃度P型摻雜(22)，以降低所述N阱(60)與P阱(70)反向擊穿電壓，并提升該柵約束硅控整流器的維持電壓。本發(fā)明可在降低回滯效應(yīng)的觸發(fā)電壓的同時(shí)提升維持電壓，增大柵約束硅控整流器物理關(guān)鍵尺寸的設(shè)計(jì)窗口，降低實(shí)際應(yīng)用時(shí)的工藝控制難度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種新型柵約束硅控整流器及其實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

在集成電路防靜電保護(hù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，防靜電保護(hù)設(shè)計(jì)窗口一般取決于工作電壓和內(nèi)部受保護(hù)電路的柵氧化層厚度，以某公司55LP先進(jìn)工藝平臺(tái)為例，其核心器件(1.2VMOSFET)的工作電壓為1.2V，柵氧化層厚度為25A(埃，0.1nm)，所以該公司55LP先進(jìn)工藝平臺(tái)核心器件(1.2V MOSFET)的防靜電保護(hù)設(shè)計(jì)窗口通常為1.32V～5V之間。但是該公司55LP先進(jìn)工藝平臺(tái)核心器件(1.2V NMOS)的回滯效應(yīng)特性曲線，如圖1所示，卻表明核心器件的觸發(fā)電壓(Vt1，右側(cè)曲線較低位置拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)電壓)為6.7V，超出核心器件的防靜電保護(hù)設(shè)計(jì)窗口，如果將該核心器件(1.2VNMOS)直接用于防靜電保護(hù)設(shè)計(jì)，極易導(dǎo)致核心器件(1.2VMOSFET)的柵氧化層發(fā)生可靠性問(wèn)題。

為此，申請(qǐng)人提出了如圖2所示的已存在柵約束硅控整流器嘗試解決上述問(wèn)題，如圖2所示，該現(xiàn)有柵約束硅控整流器ESD器件包括多個(gè)淺溝道隔離層(STI，Shallow TrenchIsolation)10、高濃度N型摻雜(N+)28、高濃度P型摻雜(P+)20、高濃度N型摻雜(N+)24、高濃度P型摻雜(P+)26、N阱(N-Well)60、P阱(P-Well)70、P型襯底(P-Sub)80、第一P型柵極40、第二P型柵極50以及多個(gè)連接摻雜區(qū)與電極的金屬硅化物(Silicide)30。

整個(gè)ESD器件置于P型襯底(P-Sub)80上，在P型襯底(P-Sub)80左邊生成一個(gè)N阱(N-Well)60，在P型襯底(P-Sub)80右邊生成一個(gè)P阱(P-Well)70，高濃度N型摻雜(N+)28、高濃度P型摻雜(P+)20置于N阱(N-Well)60上部，高濃度P型摻雜(P+)20、N阱(N-Well)60以及P阱(P-Well)70構(gòu)成等效PNP三極管結(jié)構(gòu)，高濃度N型摻雜(N+)24、高濃度P型摻雜(P+)26置于P阱(P-Well)70上部，N阱(N-Well)60、P阱(P-Well)70與高濃度N型摻雜(N+)24構(gòu)成等效NPN三極管結(jié)構(gòu)；

在高濃度N型摻雜(N+)28左側(cè)設(shè)置淺溝道隔離層(STI，Shallow TrenchIsolation)10，高濃度N型摻雜(N+)28、高濃度P型摻雜(P+)20間用N阱(N-Well)60隔離(即其間的間隔為60的一部分)，在該部分N阱上方設(shè)置第一P型柵極40，高濃度P型摻雜(P+)20的右側(cè)為N阱(N-Well)60的一部分，高濃度P型摻雜(P+)20的右側(cè)到N阱(N-Well)60與P阱(P-Well)70分界處的寬度為A，高濃度N型摻雜(N+)24、高濃度P型摻雜(P+)26間用淺溝道隔離層(STI，Shallow Trench Isolation)10隔離，高濃度P型摻雜(P+)26右側(cè)設(shè)置淺溝道隔離層(STI，Shallow Trench Isolation)10，高濃度N型摻雜(N+)24的左側(cè)為P阱(P-Well)70的一部分，高濃度N型摻雜(N+)24的左側(cè)到N阱(N-Well)60與P阱(P-Well)70分界處的寬度為B；

在高濃度N型摻雜(N+)28的上方、高濃度P型摻雜(P+)20的上方、高濃度N型摻雜(N+)24的上方、高濃度P型摻雜(P+)26的上方生成4個(gè)金屬硅化物30，在高濃度P型摻雜(P+)20右側(cè)的寬度為A的N阱的上方設(shè)置第二P型柵極50；