二极管、半导体结构、栅控二极管和MOS晶体管制造技术

本申请涉及二极管、半导体结构、栅控二极管和MOS晶体管。公开了一种具有减小的寄生电容的二极管。特别地，公开了用于提供RF电路对诸如ESD、电压尖峰、电涌或其他噪声之类的高功率噪声事件的快速响应保护的二极管。与现有技术相比，所公开的电路中的寄生电容大大减小，因此显著地增加了用于消散所有高功率噪声事件的响应的速度。

Diode, semiconductor structure, gate diode and MOS transistor

【技术实现步骤摘要】
二极管、半导体结构、栅控二极管和MOS晶体管
本公开涉及多指二极管(multi-fingereddiode)领域，特别是用于ESD保护电路的二极管，其具有减小的电容和对ESD事件的较快响应时间。
技术介绍
二极管经常用于半导体芯片中以用于各种目的。二极管的目的之一是防止高噪声，例如静电放电(ESD)。为了保护在ESD事件期间与外部世界相互作用的芯片的引脚(电导体)，使用两个二极管，使得一个二极管的阳极连接到引脚，阴极连接到电源，而另一个二极管的阳极连接到接地且阴极连接到引脚。在芯片的正常操作期间，两个二极管保持在截止状态(阳极处于低于或等于阴极电位的电位)。然而，在引脚和电源或接地之间的ESD事件期间，只要引脚上的电位升高到二极管的势垒电位以上并且将过量电流放电到电源或接地，一个或两个二极管就会导通，从而保护电路的其他部分免受电压浪涌。为了正常工作，二极管必须非常快速地响应ESD事件。由于ESD事件是高频或短持续时间事件，如果其固有电容或其寄生电容过高，二极管可能无法足够快地响应。特别地，任何可能存在的电容，无论是来自固有结构本身还是来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二极管，其特征在于，包括：/n半导体衬底；/n阴极区域，被定位于所述半导体衬底中；/n阳极区域，被定位于所述半导体衬底中并且包围所述阴极区域，所述阳极区域与所述阴极区域间隔开选定距离；/n第一绝缘层，直接在所述半导体衬底上方；/n阴极电极，具有直接覆盖整个阴极区域的占地面积，所述阴极电极由第一金属层构成并与所述阴极电接触；/n阳极电极，具有与所述阳极区域基本相同的占地面积并且直接覆盖整个阳极区域，所述阳极电极由与所述阳极电接触的所述第一金属层构成；/n第二绝缘层，直接在所述阴极电极和所述阳极电极的第一金属层上方；/n第二金属层，在所述第二绝缘层上，所述第二金属层具有第一部分和多个第二部...

【技术特征摘要】
20180829 US 62/724,330;20190819 US 16/544,2061.一种二极管，其特征在于，包括：
半导体衬底；
阴极区域，被定位于所述半导体衬底中；
阳极区域，被定位于所述半导体衬底中并且包围所述阴极区域，所述阳极区域与所述阴极区域间隔开选定距离；
第一绝缘层，直接在所述半导体衬底上方；
阴极电极，具有直接覆盖整个阴极区域的占地面积，所述阴极电极由第一金属层构成并与所述阴极电接触；
阳极电极，具有与所述阳极区域基本相同的占地面积并且直接覆盖整个阳极区域，所述阳极电极由与所述阳极电接触的所述第一金属层构成；
第二绝缘层，直接在所述阴极电极和所述阳极电极的第一金属层上方；
第二金属层，在所述第二绝缘层上，所述第二金属层具有第一部分和多个第二部分，所述第一部分直接覆盖整个阴极电极，每个部分具有选定宽度，每个第二部分以选定距离彼此间隔开；每个第二部分具有直接覆盖所述阳极电极的区域和在不存在所述阳极电极的位置覆盖所述衬底的区域。


2.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，所述第二金属层的所述第二部分之间的所述选定距离基于所述半导体衬底中的二极管电路的设计参数。


3.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，所述第二金属具有阴极电压供应部分，所述阴极电压供应部分从所述阴极电极延伸到电压供应节点，所述阴极电压供应部分直接覆盖所述阳极和所述阳极电极的一部分。


4.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，所述第二金属的所述第一部分仅覆盖整个阴极电极，并且不具有覆盖所述阳极电极的所述第一金属层的任何部分。


5.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，所述阳极区域完全包围所述阴极区域。


6.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，所述阳极区域仅包围所述阴极区域，并且在所述第二金属层的所述第一部分直接下方的位置不包围所述阴极区域。


7.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，所述阳极区域仅包围所述阴极区域，并且不沿所述阴极的较短尺度包围。


8.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，所述阳极电极具有与所述阳极区域完全相同的占地面积。


9.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，所述阳极电极仅具有与所述阳极区域基本相同的占地面积，并且在所述阴极电极的所述第二金属层覆盖所述阳极的位置处不覆盖所述阳极。


10.一种二极管，其特征在于，包括：
半导体衬底；
阴极区域，被定位于所述半导体衬底中；
阳极区域，被定位于所述半导体衬底中并且包围所述阴极区域，所述阳极区域与所述阴极区域间隔开选定距离；
第一绝缘层，直接在所述半导体衬底上方；
阴极电极，具有与所述阴极区域基本相同的占地面积，所述阴极电极直接覆盖整个阴极区域，所述阴极电极由第一金属层构成；
阳极电极，具有多个彼此间隔开的部分，每个阳极电极部分具有选定宽度并且基于所述半导体衬底中的所述二极管的设计参数以选定距离彼此间隔开；每个所述阳极电极部分与所述阳极电接触并由所述第一金属层构成；
第二绝缘层，在所述阴极电极和所述阳极电极上方；
第二金属层，在所述第二绝缘层上，所述第二金属层具有第一部分和多个第二部分，所述第一部分直接覆盖整个阴极电极，每个部分具有所述选定宽度，每个第二部分以所述选定距离彼此间隔开；每个所述第二部分具有直接覆盖所述阳极电极的区域；
第三绝缘层，在所述第二金属层上方；以及
第三金属层，在所述第三绝缘层上，所述第三金属层具有：多个第一部分，所述多个第一部分直接覆盖在所述阳极电极上方覆盖的所述第二金属层的选定位置，每个第一部分在所述阳极上方以选定距离彼此间隔开；以及作为连续构件的第二部分，直接覆盖所述阴极上方的所述第二金属层的所有所述第二部分，所述第二金属层的所述第二部分被电连接到所述第三金属层。


11.根据权利要求10所述的二极管，其特征在于，还包括：
第四绝缘层，在所述第三金属层上方；以及
第四金属层，在所述第四绝缘层上，所述第四金属层具有：第一部分，直接覆盖整个阴极电极并且与所述第三金属层的所有第二部分电接触；以及多个第二部分，每个第二部分具有选定宽度，每个第二部分彼此间隔开选定距离，每个第二部分具有直接覆盖所述阳极电极并与所述第三金属层电接触的区域。


12.一种二极管，其特征在于，包括：
半导体衬底；
阴极区域，被定位于所述半导体衬底中；
阳极区域，被定位于所述半导体衬底中并且包围所述阴极区域，所述阳极区域与所述阴极区域间隔开选定距离；
第一绝缘层，直接在所述半导体衬底上方；
阴极电极，具有多个彼此间隔开的部分，每个阴极电极部分具有选定宽度并且以选定距离彼此间隔开，每个所述阴极电极部分与所述阴极电接触并且由第一金属层组成；以及
阳极电极，具有与所述阳极区域基本相同的占地面积并且直接覆盖整个阳极区域，所述阳极由所述第一金属层构成并且与所述阳极电接触。


13.根据权利要求12所述的二极管，其特征在于，还包括：
第二绝缘层，在所述阴极电极和所述阳极电极上方；
第二金属层，在所述第二绝缘层上，所述第二金属层具有：彼此隔开的多个第一部分，所述第二金属层的每个第一部分具有所述选定宽度并且彼此间隔开所述选定距离，所述第二金属层的每个所述第一部分与所述阴极电极电接触；以及第二部分，具有与所述阳极电极基本相同的占地面积并且直接覆盖整个阳极电极，所述第二部分由所述第二金属层构成并且与所述阳极电极电接触。


14.根据权利要求13所述的二极管，其特征在于，还包括：在所述衬底中包围所述阳极的保护环，所述保护环由与所述阴极以及N型深阱相同的掺杂导电类型制成，以将所述二极管的衬底与所述衬底的其余部分隔离。


15.根据权利要求14所述的二极管，其特征在于，还包括：与连接到所述保护环的电压源的电连接。


16.一种二极管，其特征在于，包括：
半导体衬底；
阴极区域，被定位于所述半导体衬底中；
阳极区域，被定位于所述半导体衬底中并且包围所述阴极区域，所述阳极区域与所述阴极区域间隔开选定距离；
第一绝缘层，直接在所述半导体衬底上方；
阴极电极，具有彼此间隔开的多个阴极接触部分，每个阴极电极接触部分具有第一选定宽度并且彼此间隔开第一选定距离，其中每个阴极电极电接触部分之间具有阴极开放空间区域，所述第一选定距离基于所述半导体衬底中的所述二极管的设计参数，每个所述阴极电极接触部分与阴极电接触并由第一金属层构成；以及
阳极电极，具有多个阳极接触部分，每个阳极接触部分具有第二选定宽度，每个阳极接触部分彼此间隔开选定阳极间隔距离，每个所述阳极接触部分直接在所述阳极上方，每个所述阳极接触部分从每个所述阴极接触部分偏移并且与所述阴极开放空间区域相邻。


17.根据权利要求16所述的二极管，其特征在于，还包括：
第二绝缘层，直接在所述第一金属层上方；
第二金属层，具有：彼此间隔开的多个阴极过孔部分，每个阴极过孔部分具有所述第一选定宽度并且彼此间隔开所述第一选定距离，其中每个阴极过孔部分之间具有阴极过孔开放空间区域，每个所述阴极过孔部分与相应的阴极电接触部分电接触；并且具有：多个阳极过孔部分，每个阳极过孔部分具有第二选定宽度，每个阳极过孔部分彼此间隔开选定阳极过孔间隔距离，每个所述阳极过孔部分直接在相应的阳极接触电极上方，每个所述阳极过孔部分从每个所述阴极过孔部分偏移并且与所述阴极过孔开放空间区域相邻。


18.根据权利要求17所述的二极管，其特征在于，还包括：
上金属层，具有第一部分，所述第一部分具有第一选定宽度并且在连续条带中延伸，并且直接覆盖所有所述阴极过孔部分并且将所有所述阴极过孔部分彼此电连接；
所述上金属层具有第二部分，所述第二部分具有第二选定宽度，所述第二部分覆盖所有所述阳极过孔部分并且将所有所述阳极过孔部分彼此电连接。


19.一种二极管，其特征在于，包括：
半导体衬底；
多...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·K·沙马，
申请(专利权)人：意法半导体国际有限公司，
类型：新型
国别省市：荷兰;NL