使半导体元件免受静电损坏的保护二极管制造技术

在Ｐ型半导体衬底表面有选择地形成场氧化物层，将半导体衬底表面隔成二个元件形成区。在包括元件形成区的半导体衬底表面形成Ｎ↑［－］型外延层。在一个元件形成区表面形成Ｎ↑［＋］集电极扩散区。在另一个元件形成区表面形成浅结Ｐ型基极区。在Ｐ型基极表面形成Ｎ型发射极区。在Ｎ↑［＋］型集电极扩散区表面形成Ｎ↑［＋］型集电极接触区。在Ｐ型基极中未生成高浓度杂质。形成与Ｐ型基极区和Ｎ↑［＋］型发射区接触的接地电极。集电极电极连接Ｎ↑［＋］型集电极接触区。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及保护二极管，更具体地说，涉及使半导体器件免受静电损坏的保护二极管。在半导体衬底上形成的半导体集成电路具有各种半导体元件。诸如静电的外加冲击高压会使这些半导体元件击穿。为了防止半导体元件产生击穿，保护元件连接在与半导体衬底上的接点相连的引线和半导体元件之间，这接点用作外部接线端。其中一种典型的保护元件是利用形成在半导体衬底上的P-N结的保护二极管。附图说明图1是表示常规的保护二极管结构的剖面，图2是基极-发射极区域的放大剖面。在P型半导体衬底21的表面上，通过LOCOS(硅的局部氧化)方法有选择地形成场氧化层24。借此，在半导体衬底21的表面上形成与另一元件隔离的元件形成区。即，元件形成区分为二个区域。然后，在元件形成区的半导体衬底21的表面上形成N型外延层23。在这N-型外延层23下面，形成N型埋层22，N型埋层22与N-型外延层23接触的区域稍为窄于N-型外延层23。在被场氧化层24包围的各元件形成区之一内，形成从N-型外延层表面到达N型埋层22的N+型集电极扩散区25。在N+型集电极扩散区25的表面形成N+型集电极接触区30。另一方面，在另一元件形成区的N-型外延层23的表面，形成深度小于或等于0.5μm的薄结的P型基极区26。而且，在P型基极区26局部地形成P+型基极接触区(高密度杂质层)27，P+型基极接触区27从基极区26表面伸至位于P型基极区26下面的N-型外延层23。然后，在P型基极区26内，在离开P+型基极接触区27的位置上形成N+型发射极区31。另一方面，在衬底21的表面上形成绝缘层28。通过在与N+集电极扩散区25，P+型基极接触区27和N+型发射极区31对准的位置上进行蚀刻，有选择地去除绝缘层。在通过去除绝缘层28露出的N+型集电极扩散区25和N+型发射极区31的表面上分别形成N+型多晶硅层29a和29b。此外，在衬底21上有选择地形成与N+多晶硅层29b和P+型基极接触区27两者连接的接地(GND)电极32。接地电极32连接到接地电极Vss。另一方面，在N+型多晶硅层29a上形成引线电极33。引线电极33与引线34相连，引线34从接点连接到半导体元件的基极，发射极或电源引线(未图示)。这样，图1所示的常规的保护二极管制成与在半导体集成电路中使用的半导体元件相同的结构。即，在基极和发射极之间或在基极和集电极之间的PN结的附近存在通过LOCOS方法形成并具有较大层厚度的场氧化层24。另一方面，也形成含有高浓度(大于或等于1×1018原子/cm3)硼杂质的P+型基极接触区27。在P型基极区26中形成的P+型基极接触区27，可以改善半导体集成电路的高频特性和噪声特性。所形成的保护二极管的尺寸大约为在半导体衬底上形成的半导体元件的尺寸的10倍。这就提供充分的保护性能，用于保护与引线34相连的半导体元件，免受未预料的高电压的冲击。然而，具有如上所述结构的保护二极管在N-型外延层23的表面，特别在发射极区31或基极区26中具有相当大的晶体畸变。因此，在这些区域中引起例如位错等的晶体缺陷的频繁程度可能增加。以下讨论是针对晶体缺陷给出的。当具有结厚度大约为0.4μm的薄结的P型基极区的晶体畸变增加时，在这基极区26引起位错。接着，假如如图2所示形成N+型发射极区31，引起杂质沿位错的非正常扩散，在P型基极区26中形成管形扩散区31a。由于这扩散区31a，在发射极区31和集电极区(N+型集电极扩散区25)之间的漏电流增加，从而降低半导体集成电路的合格率。本专利技术的一个目的是提供一种使半导体元件免受静电损坏的保护二极管，它能降低在保护二极管的发射极和集电极之间引起的漏电流发生的频繁程度，从而改善半导体集成电路的合格率。依照本专利技术的一种使半导体元件免受静电损坏的保护二极管包含第一种导电类型的半导体衬底；第二种导电类型的半导体外延层，有选择地形成在半导体衬底的表面上；第二种导电类型的埋层，形成在半导体外延层下面，并与半导体外延层相接触；第一种导电类型的基极区，有选择地形成在半导体外延层表面上，未含高浓度杂质层；在基极区内有选择地形成的第二种导电类型的发射极区；第二种导电类型的集电极区，有选择地形成在半导体外延层表面上；形成在半导体衬底上的绝缘层，该层在与发射极区的一部分、其上没有形成发射极区的基极区部分和集电极区对准的各位置上留有开口部分；接地电极，通过开口部分与基极区和发射极区接触，固定在地电位；和集电极电极，通过开口部分与集电极区接触。基极区和发射极区最好都具有浅结。保护二极管还可以包含第一绝缘区，形成在半导体衬底的表面上，并构成元件形成区，第二绝缘区，形成在元件形成区内，用于将元件形成区分隔为基极区和集电极区，发射极区，形成在基极区内，最好离第一绝缘区和第二绝缘区的距离大于或等于10μm。绝缘区可以不形成在发射极区和集电极区之间半导体衬底的表面上。最好，保护二极管还可以包含集电极接触区，形成在集电极区表面上，半导体材料的第一电极，通过开口部分形成在集电极接触区表面上，集电极电极，通过第一电极与集电极区连接。此外，保护二极管还可以包含半导体材料的第二电极，通过开口部分形成在发射极区表面上，和第三电极，通过开口部分与基极区接触并且与第二电极接触，由第二电极和第三电极构成的接地电极。在本专利技术中因为在基极区不形成高浓度杂质层，在基极区或发射极区不引起晶体畸变。因此，在这些区中发生例如位错等的晶体缺陷的频繁程度可以降低。这样，由于晶体缺陷引起的在发射极区和集电极区之间的漏电流发生可以成功地被限制。另一方面，在本专利技术中用于分隔发射极区和集电极区的第二绝缘区可以形成在半导体衬底上。当形成在半导体衬底表面上的第一绝缘区和第二绝缘区的形成被发射极区隔开，晶体畸变应该不会在发射极区中产生。因此，还可以有效地防止发射区中晶体缺陷的发生。此外，在本专利技术中在发射极区和集电极区之间的半导体衬底表面上不形成绝缘区。因此，在基极区或发射极区中不引起晶体畸变。这样，还可以有效地防止这些区中晶体缺陷的发生。如上所述，在本专利技术中，由于发射极区等中的晶体缺陷的缘故引起的在发射极区和集电极区之间漏电流的发生减少了。因此，制造半导体器件的合格率可得以改善。从以下给出的详细说明和本专利技术最佳实施例的附图，可以更充分地理解本专利技术，然而，这些内容不应看作为对本专利技术的限制，而是仅为解释和理解之用。附图如下图1是表示常规保护二极管结构的剖面图；图2是表示图1的基极和发射极区的放大剖面图；图3是表示依照本专利技术的保护二极管第一实施例的剖面图；图4是表示加在保护二极管上的正向电压和流过的电流之间关系的曲线，水平轴为正向电压，垂直轴为正向电流；图5是比较例子和实施例的对比图，垂直轴为当加上反向电压时漏电失效比；图6是表示依照本专利技术的保护二极管第二实施例的剖面图；图7是表示距离L和漏电失效比之间关系的曲线，垂直轴为漏电失效比，水平轴为场氧化物层和发射极区之间距离L。图8是表示依照本专利技术的保护二极管第三实施例的剖面图。以下结合附图详细说明本专利技术最佳实施例。在以下说明中为了使对本专利技术有透彻理解，提出各种特定的细节。然而，本领域中技术人员应明白，本专利技术可以没有这些特定的细节而实现。在其他情况下，众所周知的结构不再详细表示，以便不必要地使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使半导体器件免受静电损坏的保护二极管，其特征在于包含：第一种导电类型的半导体衬底，第二种导电类型的半导体外延层，有选择地形成在所述半导体衬底的表面上，第二种导电类型的埋层，形成在所述半导体外延层下面，并与所述半导体外延层相接 触，第一种导电类型的基极区，有选择地形成在所述半导体外延层表面上，未含高浓度杂质层，在所述基极区内有选择地形成的第二种导电类型的发射极区第二种导电类型的集电极区，有选择地形成在所述半导体外延层表面上，形成在所述半导体衬底上的 绝缘层，该层在所述与发射极区的一部分、其上未形成所述发射极区的基极区部分和所述集电极区对准的各位置上留有开口部分，接地电极，通过所述开口部分与所述基极区和所述发射极区接触，固定在地电位，和集电极电极，通过所述开口部分与所述集电极区接 触。

【技术特征摘要】
JP 1995-5-31 133671/951.一种使半导体器件免受静电损坏的保护二极管，其特征在于包含第一种导电类型的半导体衬底，第二种导电类型的半导体外延层，有选择地形成在所述半导体衬底的表面上，第二种导电类型的埋层，形成在所述半导体外延层下面，并与所述半导体外延层相接触，第一种导电类型的基极区，有选择地形成在所述半导体外延层表面上，未含高浓度杂质层，在所述基极区内有选择地形成的第二种导电类型的发射极区第二种导电类型的集电极区，有选择地形成在所述半导体外延层表面上，形成在所述半导体衬底上的绝缘层，该层在所述与发射极区的一部分、其上未形成所述发射极区的基极区部分和所述集电极区对准的各位置上留有开口部分，接地电极，通过所述开口部分与所述基极区和所述发射极区接触，固定在地电位，和集电极电极，通过所述开口部分与所述集电极区接触。2.根据权利要求1所述的保护二极管，其特征在于所述基极区和所述发射极区两者具...

【专利技术属性】
技术研发人员：S柳濑，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]