一种硅控整流器及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种硅控整流器及其制造方法，硅控整流器包括：P型衬底80；P型衬底80中的N型阱60和P型阱70；N型阱60的上部具有构成阳极的P型重掺杂区20和N型重掺杂区28，N型重掺杂区28靠近N型阱60和P型阱70之间的交界面，N型重掺杂区28与交界面之间为N型阱60的有源区；以及P型阱70的上部具有构成阴极的P型重掺杂区26和N型重掺杂区24，N型重掺杂区24靠近交界面，N型重掺杂区24与交界面之间具有与N型重掺杂区24邻接的浅沟槽隔离，浅沟槽隔离与交界面之间为P型阱70的有源区。根据本发明专利技术所提供的制造方法所制造的硅控整流器能够提高无回滞效应硅控整流器的触发电压，有利于减少多级串联应用所需的串联级数，能够节省版图面积。

【技术实现步骤摘要】
一种硅控整流器及其制造方法
本专利技术涉及半导体领域，尤其涉及一种无回滞效应的硅控整流器结构及其制造方法。
技术介绍
高压电路的防静电保护设计一直是一个技术难题，这是因为构成高压电路的核心：高压器件(例如：LDMOS)本身不像普通的低压器件适用于防静电保护设计，因为高压器件的回滞效应曲线所表现出来的特性很差。这体现在以下两点：1、维持电压(Vh)过低，往往大大低于高压电路的工作电压，高压电路正常工作时容易导致闩锁效应；2、二次击穿电流(热击穿电流，It2)过低，这是由于LDMOS在泄放ESD电流时因为器件结构特性发生局部电流拥堵(LocalizedCurrentCrowding)所致。因而工业界在解决高压电路防静电保护设计的时候，往往采用两种思路来实现：1、对用于防静电保护模块的高压器件结构进行调整，优化其回滞效应曲线，使之适用于防静电保护设计，但往往因为高压器件本身的结构特性的原因实践起来比较困难；2、用一定数量的低压防静电保护器件串联起来构成能承受高压的防静电保护电路。对于第二种思路，由于低压防静电保护器件的特性相对容易调整和控制，所以工业界特别是集成电路设计公司往往比较喜欢用一定数量的低压防静电保护器件串联的方法来实线高压电路防静电保护的设计。因为高压电路防静电保护设计窗口的需要，这就对低压防静电保护器件的回滞效应特性有一定的要求，往往要求其回滞效应越小越好，最好没有回滞效应，也就是回滞效应的维持电压和触发电压基本保持一致。低压PMOS器件是一种常见的无回滞效应静电防护器件，因为其发生回滞效应时的寄生PNP三极管电流增益比较小，但低压PMOS器件的不足之处是其回滞效应的二次击穿电流(It2)比较小，所以工业界纷纷研究开发一种既没有回滞效应又具有较高的二次击穿电流的防静电保护器件。工业界于2015年提出新型的无回滞效应硅控整流器(No-SnapbackSCR)，如图1所示出的，该硅控整流器100包括P型衬底180，P型衬底中具有N型阱160和P型阱170，N型阱160和P型阱170彼此邻接，以在N型阱160和P型阱170的交界处形成PN结(PNJunction)。在N型阱160和P型阱170的交界处的上部形成有P型重掺杂区122。N型阱160的上部依次形成有N型重掺杂区128、P型重掺杂区120和N型重掺杂区130。P型重掺杂区120和N型重掺杂区130构成硅控整流器100的阳极A。N型重掺杂区128靠近P型重掺杂区122，N型重掺杂区128和P型重掺杂区122之间间隔一段距离。N型重掺杂区128、P型重掺杂区120和N型重掺杂区130彼此之间通过浅沟槽隔离110间隔。P型阱170的上部形成有构成硅控整流器阴极K的P型重掺杂区126和N型重掺杂区124。N型重掺杂区124靠近P型重掺杂区122，P型重掺杂区122、N型重掺杂区124和P型重掺杂区126彼此之间通过浅沟槽隔离110间隔。如图1所示出的无回滞效应硅控整流器的实验数据表明，当N型重掺杂区128和P型重掺杂区122的尺寸达到一定程度(大于4um)时，该硅控整流器表现出无回滞效应的特性，非常适合低压器件串联用于高压电路防静电保护设计的需要。但该新型无回滞效应硅控整流器的缺点是器件尺寸比较大，特别是在需要多级串联的时候，版图面积比较大。在图1所示出的无回滞效应硅控整流器的基础上，已有中国专利(授权公告号：CN108183101B)在业界进一步提出了如图2所示出的无回滞效应硅控整流器。在图2中所示出的硅控整流器200的阴极部分与硅控整流器100的阴极部分相同，对于原本浮接的N型重掺杂区128与阳极A直接相连，即图2中的N型重掺杂区228，这使得N型重掺杂区228能够有效降低空穴从P型重掺杂区220注入到N型阱260后迁移到达N型阱260/P型阱270的交界面的几率，也就是说，N型重掺杂区228作为保护环的效率进一步提升，所以N型重掺杂区228的宽度可以设计得更小，节省版图面积。另外N型重掺杂区228兼具N型阱260接出点(Pickup)的作用，所以可以进一步将如图1中的已存在的无回滞效应硅控整流器中的N型阱260接出点N型重掺杂区130去除，进一步节省版图面积。但随着半导体技术的发展，对于节省版图面积的追求在进一步提高，因此，为了能够再进一步地缩小无回滞效应硅控整流器所占据的版图面积，还需要进一步提高无回滞效应硅控整流器的触发电压，从而能够减少多级串联应用于高压防静电保护时所需的串联级数。有鉴于此，亟需要开发一种能够再进一步提高触发电压的无回滞效应硅控整流器，从而有利于减少多级串联应用于高压防静电保护时所需的串联级数，以此来达到节省版图面积的目的。
技术实现思路
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。为了能够进一步提高无回滞效应硅控整流器的触发电压，从而进一步节省版图面积，本专利技术的一方面提供了一种硅控整流器，具体包括：P型衬底(80)；位于上述P型衬底(80)中的N型阱(60)和P型阱(70)，上述N型阱(60)和P型阱(70)之间具有交界面；上述N型阱(60)的上部具有构成上述硅控整流器的阳极的P型重掺杂区(20)和N型重掺杂区(28)，上述N型重掺杂区(28)靠近上述交界面，上述N型重掺杂区(28)与上述交界面之间为上述N型阱(60)的有源区；以及上述P型阱(70)的上部具有构成上述硅控整流器的阴极的P型重掺杂区(26)和N型重掺杂区(24)，上述N型重掺杂区(24)靠近上述交界面，上述N型重掺杂区(24)与上述交界面之间具有浅沟槽隔离(90)，上述浅沟槽隔离(90)邻接上述N型重掺杂区(24)，上述浅沟槽隔离(90)与上述交界面之间为上述P型阱(70)的有源区。在上述硅控整流器的一实施例中，可选的，上述N型重掺杂区(28)与上述交界面之间的有源区的宽度D1关联于上述硅控整流器的触发电压。在上述硅控整流器的一实施例中，可选的，上述宽度D1为0-2微米。在上述硅控整流器的一实施例中，可选的，上述硅控整流器的触发电压还关联于上述浅沟槽隔离(90)与上述交界面之间的有源区的宽度D3。在上述硅控整流器的一实施例中，可选的，上述宽度D3为0-5微米。在上述硅控整流器的一实施例中，可选的，上述P型重掺杂区(20)和N型重掺杂区(28)之间为上述N型阱(60)的有源区。在上述硅控整流器的一实施例中，可选的，上述N型重掺杂区(26)的宽度D2与上述P型重掺杂区(20)和N型重掺杂区(28)之间的有源区的宽度S关联于上述硅控整流器的无回滞效应状态。在上述硅控整流器的一实施例中，可选的，上述宽度D2为0.4-10微米，上述宽度S为0-2微米。本专利技术的另一方面还提供了一种硅控整流器的制造方法，具体包括：提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅控整流器，其特征在于，包括：/nP型衬底(80)；/n位于所述P型衬底(80)中的N型阱(60)和P型阱(70)，所述N型阱(60)和P型阱(70)之间具有交界面；/n所述N型阱(60)的上部具有构成所述硅控整流器的阳极的P型重掺杂区(20)和N型重掺杂区(28)，所述N型重掺杂区(28)靠近所述交界面，所述N型重掺杂区(28)与所述交界面之间为所述N型阱(60)的有源区；以及/n所述P型阱(70)的上部具有构成所述硅控整流器的阴极的P型重掺杂区(26)和N型重掺杂区(24)，所述N型重掺杂区(24)靠近所述交界面，所述N型重掺杂区(24)与所述交界面之间具有浅沟槽隔离(90)，所述浅沟槽隔离(90)邻接所述N型重掺杂区(24)，所述浅沟槽隔离(90)与所述交界面之间为所述P型阱(70)的有源区。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅控整流器，其特征在于，包括：
P型衬底(80)；
位于所述P型衬底(80)中的N型阱(60)和P型阱(70)，所述N型阱(60)和P型阱(70)之间具有交界面；
所述N型阱(60)的上部具有构成所述硅控整流器的阳极的P型重掺杂区(20)和N型重掺杂区(28)，所述N型重掺杂区(28)靠近所述交界面，所述N型重掺杂区(28)与所述交界面之间为所述N型阱(60)的有源区；以及
所述P型阱(70)的上部具有构成所述硅控整流器的阴极的P型重掺杂区(26)和N型重掺杂区(24)，所述N型重掺杂区(24)靠近所述交界面，所述N型重掺杂区(24)与所述交界面之间具有浅沟槽隔离(90)，所述浅沟槽隔离(90)邻接所述N型重掺杂区(24)，所述浅沟槽隔离(90)与所述交界面之间为所述P型阱(70)的有源区。


2.如权利要求1所述的硅控整流器，其特征在于，所述N型重掺杂区(28)与所述交界面之间的有源区的宽度D1关联于所述硅控整流器的触发电压。


3.如权利要求2所述的硅控整流器，其特征在于，所述宽度D1为0-2微米。


4.如权利要求2所述的硅控整流器，其特征在于，所述硅控整流器的触发电压还关联于所述浅沟槽隔离(90)与所述交界面之间的有源区的宽度D3。


5.如权利要求4所述的硅控整流器，其特征在于，所述宽度D3为0-5微米。


6.如权利要求1所述的硅控整流器，其特征在于，所述P型重掺杂区(20)和N型重掺杂区(28)之间为所述N型阱(60)的有源区。


7.如权利要求6所述的硅控整流器，其特征在于，所述N型重掺杂区(26)的宽度D2与所述P型重掺杂区(20)和N型重掺杂区(28)之间的有源区的宽度S关联于所述硅控整流器的无回滞效应状态。


8.如权利要求7所述的硅控整流器，其特征在于，所述宽度D2为0.4-10微米，所述宽度S为0-2微米。


9.一种硅控整流器的制造方法，其特征在于，...

【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