用于静电放电保护的对称双向硅控整流器制造技术

本发明专利技术涉及用于静电放电保护的对称双向硅控整流器，揭示包括半导体衬底(例如，P

【技术实现步骤摘要】
用于静电放电保护的对称双向硅控整流器


[0001]本专利技术涉及静电放电(electrostatic discharge；ESD)保护装置，尤其涉及用于静电放电(ESD)保护的对称双向硅控整流器(silicon
‑
controlled rectifier；SCR)的实施例。

技术介绍

[0002]因静电放电(ESD)导致的故障会对集成电路(IC)的可靠性产生负面影响。IC设计通常包括ESD保护装置(例如，位于输入/输出垫、位于电源垫以及位于电源域之间)。此类ESD保护装置包括但不限于二极管、晶体管，以及硅控整流器(SCR)。最近，已开发对称双向硅控整流器(bi
‑
directional silicon
‑
controlled rectifier；BDSCR)来用作ESD保护装置。然而，这些BDSCR的性能(尤其高载流容限)受到限制。克服此性能限制的技术包括使用埋置注入隔离区(例如，N掺杂埋置层(N
‑
doped buried layer；NBL))来引导电流更加深入半导体衬底中(这是不希望的，因为它增加加工复杂性，尤其增加制造期间所需的掩模数)以及/或者增加BDSCR的总体宽度(这是不希望的，因为它限制IC尺寸微缩)。

技术实现思路

[0003]鉴于上述，本文中揭示半导体结构的实施例，该半导体结构包括对称双向硅控整流器(BDSCR)，其经设计以具有高载流容限，而不增加加工复杂性或面积消耗。一般来说，各该揭示的半导体结构实施例可包括半导体衬底，其具有处于较低导电水平的第一类型导电性。该半导体结构还可包括位于该衬底上的对称双向硅控整流器(BDSCR)。该BDSCR可包括第一阱，其位于该衬底内并具有第二类型导电性。该BDSCR还可包括位于该第一阱内的侧段(例如，对称的侧段)以及中段，该中段横向位于该侧段之间。各侧段可包括：第二阱，具有该第一类型导电性；以及第三阱，紧邻该第二阱并具有与该第二阱相比处于较高导电水平的该第一类型导电性。该中段可包括多个浮置阱，该多个浮置阱包括：两个浮置第四阱，具有与该第一阱相比处于较高导电水平的该第二类型导电性；以及浮置第五阱，横向位于该第四阱之间并具有该第一类型导电性。
[0004]本文中揭示的替代实施例的差异可包括但不限于，在各侧段中该第三阱相对于该第二阱的布置的差异，以及在各侧段内该接触区相对于该第二及第三阱的布置的差异。
[0005]例如，本文中揭示的该半导体结构的一个实施例可包括半导体衬底，其具有处于较低导电水平的第一类型导电性，并具有第一表面(例如，底部表面)以及与该第一表面相对的第二表面(例如，顶部表面)。该半导体结构还可包括位于该衬底上的BDSCR。该BDSCR可包括第一阱，其位于该衬底内并具有第二类型导电性。该BDSCR还可包括位于该第一阱内的侧段(例如，对称的侧段)以及中段，该中段横向位于该侧段之间。各侧段可包括：第二阱，具有该第一类型导电性；以及第三阱，具有与该第二阱相比处于较高导电水平的该第一类型导电性，并被包含于该第二阱内，以使该第三阱的侧面及底部被该第二阱围绕。各侧段还可包括：第一接触区，位于与该第二阱相邻的该衬底的该第二表面，偏离该第三阱，并具有与
该第二阱相比处于较高导电水平的该第一类型导电性；以及第二接触区，位于与该第三阱相邻的该衬底的该第二表面，并具有与该第四阱相比处于较高导电水平的该第二类型导电性。该中段可包括多个浮置阱，该多个浮置阱包括：两个浮置第四阱，具有与该第一阱相比处于较高导电水平的该第二类型导电性；以及浮置第五阱，横向位于该第四阱之间并具有该第一类型导电性。
[0006]本文中揭示的该半导体结构的另一个实施例可包括半导体衬底，其具有处于较低导电水平的第一类型导电性，并具有第一表面(例如，底部表面)以及与该底部表面相对的第二表面(例如，顶部表面)。该半导体结构还可包括位于该衬底上的BDSCR。该BDSCR可包括第一阱，其位于该衬底内并具有第二类型导电性。该BDSCR还可包括位于该第一阱内的侧段(例如，对称的侧段)以及中段，该中段横向位于该侧段之间。各侧段可包括：第二阱，具有该第一类型导电性；以及第三阱，具有与该第二阱相比处于较高导电水平的该第一类型导电性，且在该第二阱与该第一阱的界面处仅部分位于该第二阱内，从而仅一个侧表面及底部表面的部分被该第二阱围绕。各侧段还可包括：第一接触区，位于与该第二阱相邻的该衬底的该第二表面，偏离该第三阱，并具有与该第二阱相比处于较高导电水平的该第一类型导电性；以及第二接触区，位于与该第三阱相邻的该衬底的该第二表面，并具有与该第四阱相比处于较高导电水平的该第二类型导电性。该中段可包括多个浮置阱，该多个浮置阱包括：两个第四阱，具有与该第一阱相比处于较高导电水平的该第二类型导电性；以及浮置第五阱，横向位于该第四阱之间并具有该第一类型导电性。
[0007]本文中揭示的该半导体结构的又一个实施例可包括半导体衬底，其具有处于较低导电水平的第一类型导电性，并具有第一表面(例如，底部表面)以及与该底部表面相对的第二表面(例如，顶部表面)。该半导体结构还可包括位于该衬底上的BDSCR。该BDSCR可包括第一阱，其位于该衬底内并具有第二类型导电性。该BDSCR还可包括位于该第一阱内的侧段(例如，对称的侧段)以及中段，该中段横向位于该侧段之间。各侧段可包括：第二阱，具有该第一类型导电性；以及第三阱，具有与该第二阱相比处于较高导电水平的该第一类型导电性，且在该第二阱与该第一阱之间的界面处仅部分位于该第二阱内，从而仅一个侧表面及底部表面的部分被该第二阱围绕。各侧段还可包括：第一接触区，位于与该第三阱相邻的该衬底的该第二表面，并具有与该第二阱相比处于较高导电水平的该第一类型导电性；以及第二接触区，位于也与该第三阱相邻的该衬底的该第二表面，并具有与该第四阱相比处于较高导电水平的该第二类型导电性。该中段可包括多个浮置阱，该多个浮置阱包括：两个浮置第四阱，具有与该第一阱相比处于较高导电水平的该第二类型导电性；以及浮置第五阱，横向位于该第四阱之间并具有该第一类型导电性。
[0008]在任何情况下，通过在该对称BDSCR的中段纳入该多个浮置阱(例如，而不是单个较宽的浮置阱区)，可改进高电流容限(high current tolerance)，而无需在该装置与该衬底之间设置埋置注入隔离区。此外，可微缩该装置尺寸。
附图说明
[0009]通过参照附图自下面的详细说明将更好地理解本专利技术，该些附图并不一定按比例绘制，且其中：
[0010]图1A
‑
图1E显示所揭示的包括对称双向硅控整流器(BDSCR)的半导体结构的替代
实施例的剖视图；
[0011]图2A
‑
图2E显示所揭示的包括对称BDSCR的另一个半导体结构的替代实施例的剖视图；
[0012]图3A
‑
图3E显示所揭示的包括对称BDSCR的又一个半导体结构的替代实施例的剖视图；
[0013]图4显示该示例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结构，其特征在于，包括：半导体衬底，具有第一类型导电性；以及装置，位于该衬底上，并包括：第一阱，位于该衬底内并具有第二类型导电性；以及位于该第一阱内的侧段及中段，该中段横向位于该侧段间，其中，各侧段包括：第二阱，具有该第一类型导电性；以及第三阱，紧邻该第二阱并具有与该第二阱相比处于较高导电水平的该第一类型导电性，以及其中，该中段包括：两个第四阱，具有与该第一阱相比处于较高导电水平的该第二类型导电性；以及第五阱，横向位于该第四阱间并具有该第一类型导电性。2.如权利要求1所述的结构，其特征在于，第一类型导电性为P型导电性，以及其中，该第二类型导电性为N型导电性。3.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该衬底具有第一表面以及与该第一表面相对的第二表面，其中，该第一阱延伸至该第二表面下方的第一深度，其中，该第二阱延伸至小于该第一深度的第二深度，其中，该第三阱位于该第二阱内并延伸至小于该第二深度的第三深度，以及其中，各侧段还包括：第一接触区，位于与该第二阱相邻的该第二表面，偏离该第三阱，并具有与该第二阱相比处于较高导电水平的该第一类型导电性；以及第二接触区，位于与该第三阱相邻的该第二表面，并具有与该第四阱相比处于较高导电水平的该第二类型导电性。4.如权利要求3所述的结构，其特征在于，该第四阱延伸至该第三深度，其中，该第五阱延伸至该第二深度，以及其中，该第四阱及该第五阱的宽度与各第三阱及各第二阱相比较窄。5.如权利要求3所述的结构，其特征在于，还包括：浅沟槽隔离区，位于各侧段中的该第一接触区与该第二接触区间的该第二表面，并进一步在该中段的该第四阱及该第五阱之上横向延伸于该侧段间；以及介电层，位于该侧段上方的该第二表面上，其中，各介电层横向延伸至在该侧段间横向延伸的浅沟槽隔离区的边缘上。6.如权利要求3所述的结构，其特征在于，还包括：浅沟槽隔离区，位于各侧段中的该第一接触区与该第二接触区间。7.如权利要求6所述的结构，其特征在于，还包括，介电层，位于该第二表面上，延伸于该侧段之上以及进一步延伸于该中段之上。8.如权利要求6所述的结构，其特征在于，还包括：
介电层，位于该侧段上方的该第二表面上；以及以下其中之一：硅的局部氧化区，位于该中段上方的该第二表面上并延伸于该介电层间；位于该中段中的该第四阱及第五阱上方的额外浅沟槽隔离区以及位于该第四阱与各侧段的该第三阱间的空间上方的该第二表面上的栅极结构；以及单个栅极结构，延伸于在该介电层间而延伸横越该中段。9.一种结构，其特征在于，包括：半导体衬底，具有第一类型导电性；以及装置，位于该衬底上，并包括：第一阱，位于该衬底内并具有第二类型导电性；以及位于该第一阱内的侧段及中段，该中段横向位于该侧段间，其中，各侧段包括：第二阱，具有该第一类型导电性；以及第三阱，具有与该第二阱相比处于较高导电水平的该第一类型导电性，其中，该第三阱在该第二阱与该第一阱间的界面处部分位于该第二阱内，以及其中，该中段包括：两个第四阱，具有与该第一阱相比处于较高导电水平的该第二类型导电性；以及第五阱，横向位于该第四阱间并具有该第一类型导电性。10.如权利要求9所述的结构，其特征在于，第一类型导电性为P型导电性，以及其中，该第二类型导电性为N型导电性。11.如权利要求9所述的结构，其特征在于，该衬底具有第一表面以及与该第一表面相对的第二表面，其中，各侧段还包括：第一接触区，位于与该第二阱相邻的该第二表面，偏离该第三阱，并具有与该第二阱相比处于较高导电水平的该第一类型导电性；以及第二接触区，位于与该第三阱相邻的该第二表面，并具有与该第四阱相比处于较高导...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：格芯美国集成电路科技有限公司，
类型：发明
国别省市：