一种双向硅控整流器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双向硅控整流器及其制备方法，实际上是将原先单向无回滞效应硅控整流器阴极的结构全部去除，然后将两个原先单向无回滞效应硅控整流器阳极的结构用P阱左右对称地连接起来，本发明专利技术所提出的双向硅控整流器为双向器件，能同时适用于正负高压IO端口的防静电保护电路设计。另外，可通过调节所述第二距离的大小以调整所述双向硅控整流器回滞效应的触发电压，与现有技术中的无回滞效应硅控整流器相比，本发明专利技术提出的双向硅控整流器具有较高的触发电压。

【技术实现步骤摘要】
一种双向硅控整流器及其制备方法
本专利技术涉及半导体集成电路
，尤其是涉及一种双向硅控整流器及其制备方法。
技术介绍
在高压集成电路防静电保护设计领域，由于无回滞效应硅控整流器多级串联应用于高压端口的防静电保护电路的设计方案具有节省版图面积的优点而广受关注。现有技术中国专利CN108183101A公开了一种无回滞效应硅控整流器型ESD保护结构及其实现方法，请参考图1，具体包括：半导体衬底80；生成于半导体衬底的N阱60和P阱70；高浓度P型掺杂20、高浓度N型掺杂28置于N阱60上部，高浓度P型掺杂20、N阱60及P阱70构成等效PNP三极管结构，高浓度N型掺杂24、高浓度P型掺杂26置于P阱70上部，N阱60、基体80/P阱70与高浓度N型掺杂24构成等效NPN三极管结构，高浓度P型掺杂22置于N阱60与P阱70分界处上方,所述高浓度P型掺杂20、高浓度N型掺杂28间为N阱60的一部分且间距为S，高浓度N型掺杂28与高浓度P型掺杂22之间为N阱60的一部分。该申请的技术方案N阱中的N型重掺杂与左侧的P型重掺杂之间的浅沟道绝缘层去除，并将该N型重掺杂直接和硅控整流器的阳极直接相连，构成加强型的保护环，在回滞效应发生时，对空穴从阳极注入到N阱并到达N阱/P阱界面的影响程度(阻挡效率)大大提高，可以大大减小实现无回滞效应时所需的保护环的宽度，减少器件尺寸，另外该N型重掺杂同时起到N阱接出点的作用，所以可以同时去除原先位于阳极左侧的N阱接出点，进一步可以减少器件尺寸。为了提升无回滞效应硅控整流器的触发电压以减少用于高压端防静电保护设计时的串联级数，从而进一步缩减版图面积，现有技术中还公开了以下技术方案：请参考图2，在如图1所示的无回滞效应硅控整流器结构基础上将高浓度P型掺杂22去除而提出了如图2所示的无回滞效应硅控整流器结构；如图2的无回滞效应硅控整流器结构触发电压最大值由N阱60及P阱70的反向击穿电压决定，这提高该无回滞效应硅控整流器的触发电压。现有技术中提出的这两种无回滞效应硅控整流器都是一种单向器件，只适用于正高压端口的防静电保护电路设计，不适用于负高压端口的防静电保护电路设计，因为当无回滞效应硅控整流器的阳极施加负高压时，无回滞效应硅控整流器内部寄生的二极管处于正向导通状态。因此，现有技术中的这两种无回滞效应硅控整流器无法适用于负高压场景。需要说明的是，公开于该专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双向硅控整流器及其制备方法，用于解决现有技术中的无回滞效应硅控整流器无法适用于负高压场景的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种双向硅控整流器，包括：半导体衬底(10)；设置于所述半导体衬底上的P阱(20)、第一N阱(30)以及第二N阱(40)，所述P阱(20)设置在所述第一N阱(30)以及所述第二N阱(40)间用于连接所述第一N阱(30)以及所述第二N阱(40)；所述第一N阱(30)上间隔设置有第一P型重掺杂区(301)、第一N型重掺杂区(302)，所述第一P型重掺杂区(301)远离所述第一N型重掺杂区(302)的一侧设置有第一浅沟道隔离区(303)，其中，所述第一P型重掺杂区(301)设置在远离所述P阱(20)的位置，所述第一N型重掺杂区(302)设置在靠近所述P阱(20)的位置，所述第一P型重掺杂区(301)与所述第一N型重掺杂区(302)的间距为第一距离(D1)，所述第一N型重掺杂区(302)与所述P阱(20)的间距为第二距离(D2)；所述第二N阱(40)上间隔设置有第二P型重掺杂区(401)、第二N型重掺杂区(402)，所述第二P型重掺杂区(401)远离所述第二N型重掺杂区(402)的一侧设置有第二浅沟道隔离区(403)，其中，所述第二P型重掺杂区(401)设置在远离所述P阱(20)的位置，所述第二N型重掺杂区(402)设置在靠近所述P阱(20)的位置，所述第二P型重掺杂区(401)与所述第二N型重掺杂区(402)的间距等于所述第一距离(D1)，所述第二N型重掺杂区(402)与所述P阱(20)的间距等于所述第二距离(D2)；所述第一N型重掺杂区(302)的宽度为第三距离(D3)，所述第二N型重掺杂区(402)的宽度与所述第一N型重掺杂区(302)的宽度相同；所述第一P型重掺杂区(301)以及所述第一N型重掺杂区(302)利用金属相连接后构成所述双向硅控整流器的阳极(A)，所述第二P型重掺杂区(401)以及所述第二N型重掺杂区(402)利用金属相连接后构成所述双向硅控整流器的阴极(K)。可选地，所述双向硅控整流器通过调节所述第二距离(D2)的大小以调整所述双向硅控整流器回滞效应的触发电压。可选地，所述P阱的宽度为第四距离(D4)，所述双向硅控整流器通过调节所述第一距离(D1)、所述第三距离(D3)以及所述第四距离(D4)的大小以选择所述双向硅控整流器是否进入无回滞模式。可选地，所述第一距离(D1)的大小范围为0.2um～10um，所述第二距离(D2)的大小范围为0um～2um，所述第三距离(D3)的大小范围为0.4um～10um，所述第四距离(D4)的大小范围为1um～10um。基于同一专利技术构思，本专利技术还提出一种双向硅控整流器的制备方法，包括以下步骤：提供一半导体衬底(10)；在所述半导体衬底上设置P阱(20)、第一N阱(30)以及第二N阱(40)，所述P阱(20)设置在所述第一N阱(30)以及所述第二N阱(40)间用于连接所述第一N阱(30)以及所述第二N阱(40)；在所述第一N阱(30)上间隔设置第一P型重掺杂区(301)、第一N型重掺杂区(302)，所述第一P型重掺杂区(301)远离所述第一N型重掺杂区(302)的一侧设置有第一浅沟道隔离区(303)，其中，所述第一P型重掺杂区(301)设置在远离所述P阱(20)的位置，所述第一N型重掺杂区(302)设置在靠近所述P阱(20)的位置，所述第一P型重掺杂区(301)与所述第一N型重掺杂区(302)的间距为第一距离(D1)，所述第一N型重掺杂区(302)与所述P阱(20)的间距为第二距离(D2)；在所述第二N阱(40)上间隔设置第二P型重掺杂区(401)、第二N型重掺杂区(402)，所述第二P型重掺杂区(401)远离所述第二N型重掺杂区(402)的一侧设置有第二浅沟道隔离区(403)，其中，所述第二P型重掺杂区(401)设置在远离所述P阱(20)的位置，所述第二N型重掺杂区(402)设置在靠近所述P阱(20)的位置，所述第二P型重掺杂区(401)与所述第二N型重掺杂区(402)的间距等于所述第一距离(D1)，所述第二N型重掺杂区(402)与所述P阱(20)的间距等于所述第二距离(D2)，其中，所述第一N型重掺杂区(302)的宽度为第三距离(D3)，所述第二N型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双向硅控整流器，其特征在于，包括：/n半导体衬底(10)；/n设置于所述半导体衬底上的P阱(20)、第一N阱(30)以及第二N阱(40)，所述P阱(20)设置在所述第一N阱(30)以及所述第二N阱(40)间用于连接所述第一N阱(30)以及所述第二N阱(40)；/n所述第一N阱(30)上间隔设置有第一P型重掺杂区(301)、第一N型重掺杂区(302)，所述第一P型重掺杂区(301)远离所述第一N型重掺杂区(302)的一侧设置有第一浅沟道隔离区(303)，其中，所述第一P型重掺杂区(301)设置在远离所述P阱(20)的位置，所述第一N型重掺杂区(302)设置在靠近所述P阱(20)的位置，所述第一P型重掺杂区(301)与所述第一N型重掺杂区(302)的间距为第一距离(D1)，所述第一N型重掺杂区与所述P阱的间距为第二距离(D2)；/n所述第二N阱(40)上间隔设置有第二P型重掺杂区(401)、第二N型重掺杂区(402)，所述第二P型重掺杂区(401)远离所述第二N型重掺杂区(402)的一侧设置有第二浅沟道隔离区(403)，其中，所述第二P型重掺杂区(401)设置在远离所述P阱(20)的位置，所述第二N型重掺杂区(402)设置在靠近所述P阱(20)的位置，所述第二P型重掺杂区(401)与所述第二N型重掺杂区(402)的间距等于所述第一距离(D1)，所述第二N型重掺杂区(402)与所述P阱(20)的间距等于所述第二距离(D2)；/n所述第一N型重掺杂区(302)的宽度为第三距离(D3)，所述第二N型重掺杂区(402)的宽度与所述第一N型重掺杂区(302)的宽度相同；/n所述第一P型重掺杂区(301)以及所述第一N型重掺杂区(302)利用金属相连接后构成所述双向硅控整流器的阳极(A)，所述第二P型重掺杂区(401)以及所述第二N型重掺杂区(402)利用金属相连接后构成所述双向硅控整流器的阴极(K)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种双向硅控整流器，其特征在于，包括：
半导体衬底(10)；
设置于所述半导体衬底上的P阱(20)、第一N阱(30)以及第二N阱(40)，所述P阱(20)设置在所述第一N阱(30)以及所述第二N阱(40)间用于连接所述第一N阱(30)以及所述第二N阱(40)；
所述第一N阱(30)上间隔设置有第一P型重掺杂区(301)、第一N型重掺杂区(302)，所述第一P型重掺杂区(301)远离所述第一N型重掺杂区(302)的一侧设置有第一浅沟道隔离区(303)，其中，所述第一P型重掺杂区(301)设置在远离所述P阱(20)的位置，所述第一N型重掺杂区(302)设置在靠近所述P阱(20)的位置，所述第一P型重掺杂区(301)与所述第一N型重掺杂区(302)的间距为第一距离(D1)，所述第一N型重掺杂区与所述P阱的间距为第二距离(D2)；
所述第二N阱(40)上间隔设置有第二P型重掺杂区(401)、第二N型重掺杂区(402)，所述第二P型重掺杂区(401)远离所述第二N型重掺杂区(402)的一侧设置有第二浅沟道隔离区(403)，其中，所述第二P型重掺杂区(401)设置在远离所述P阱(20)的位置，所述第二N型重掺杂区(402)设置在靠近所述P阱(20)的位置，所述第二P型重掺杂区(401)与所述第二N型重掺杂区(402)的间距等于所述第一距离(D1)，所述第二N型重掺杂区(402)与所述P阱(20)的间距等于所述第二距离(D2)；
所述第一N型重掺杂区(302)的宽度为第三距离(D3)，所述第二N型重掺杂区(402)的宽度与所述第一N型重掺杂区(302)的宽度相同；
所述第一P型重掺杂区(301)以及所述第一N型重掺杂区(302)利用金属相连接后构成所述双向硅控整流器的阳极(A)，所述第二P型重掺杂区(401)以及所述第二N型重掺杂区(402)利用金属相连接后构成所述双向硅控整流器的阴极(K)。


2.如权利要求1所述的一种双向硅控整流器，其特征在于，所述双向硅控整流器通过调节所述第二距离(D2)的大小以调整所述双向硅控整流器回滞效应的触发电压。


3.如权利要求1所述的一种双向硅控整流器，其特征在于，所述P阱的宽度为第四距离(D4)，所述双向硅控整流器通过调节所述第一距离(D1)、所述第三距离(D3)以及所述第四距离(D4)的大小以选择所述双向硅控整流器是否进入无回滞模式。


4.如权利要求3所述的一种双向硅控整流器，其特征在于，所述第一距离(D1)的大小范围为0.2um～10um，所述第二距离(D2)的大小范围为0um～2um，所述第三距离(D3)的大小范围为0.4um～10um，所述第四距离(D4)的大小范围为1um～10um。


5.一种双向硅控整流器的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱天志，黄冠群，陈昊瑜，邵华，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31