專利名稱：硅控整流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種半導(dǎo)體器件，特別是關(guān)于一種硅控整流器。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體工藝制程的日益先進(jìn)，在IC設(shè)計(jì)中，靜電放電(ESD)的保護(hù)受到越來(lái)越多設(shè)計(jì)者的關(guān)注。組成ESD保護(hù)電路的元器件包括電阻(Resistor)，二極管(Diode)，三極管(Bipolar)，柵極接地金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管(GGM0SFET)，柵極耦合金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管(GCM0SFET)，硅控整流器(SCR)等等。在眾多的ESD防護(hù)器件中，硅控整流器(SCR)由于其較低的維持電壓，使得在相同的面積下具有最好的ESD防護(hù)能力。但是SCR結(jié)構(gòu)作為ESD防護(hù)器件時(shí)，具有較高的觸發(fā)電壓值，使得整個(gè)電路的ESD防護(hù)效果并不如預(yù)期的理想。為了降低SCR結(jié)構(gòu)過(guò)高的觸發(fā)電壓值，設(shè)計(jì)者研發(fā)出了多種經(jīng)改善的SCR結(jié)構(gòu)，例如低觸發(fā)電壓的硅控整流器(LVTSCR Low Voltage Triggering SCR)，改善的橫向硅控整流器(MLSCR :Modified Lateral SCR)。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的MLSCR結(jié)構(gòu)剖面圖，圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的LVTSCR結(jié)構(gòu)剖面圖。 結(jié)合圖1及圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)的SCR結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體襯底；該半導(dǎo)體襯底上方的N阱和P 阱；形成于N阱中的利用淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)相互隔開(kāi)的第一 P+摻雜區(qū)和第一 N+摻雜區(qū)，用作陽(yáng)極；形成于P阱中的利用淺溝槽隔離(STI)相互隔開(kāi)第二 P+摻雜區(qū)和第二 N+摻雜區(qū)，用作陰極；形成于上述N阱與P阱相接合的位置的第三N+摻雜區(qū)，利用淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(STI)隔開(kāi)第三摻雜區(qū)與第二 P+摻雜區(qū)，在MLSCR結(jié)構(gòu)中，同樣利用淺溝槽隔離結(jié)構(gòu) (STI)隔開(kāi)第三摻雜區(qū)與第二 N+摻雜區(qū)，而在LVTSCR結(jié)構(gòu)中，第三摻雜區(qū)與第二 N+摻雜區(qū)之間通過(guò)柵極(gate)連接至陰極。然而上述硅控整流器的結(jié)構(gòu)卻存在如下缺點(diǎn)由于PNPN結(jié)構(gòu)中NP結(jié)間淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(STI)的存在，SCR觸發(fā)電流路徑較長(zhǎng)，以MLSCR為例，如圖1所示，其觸發(fā)電流路徑需經(jīng)A-B-C-D-E-F-G-H-I-J，這樣會(huì)導(dǎo)致其寄生電阻R和寄生電容C都比較大，其PNPN結(jié)構(gòu)所形成的寄生PNP和NPN三極管的放大系數(shù)β降低，另一方面由于寄生電阻R和計(jì)生電容C會(huì)導(dǎo)致時(shí)間常數(shù)τ =RC較大進(jìn)而進(jìn)一步降低寄生三極管對(duì)或硅控整流器SCR的打開(kāi)速度，換句話來(lái)說(shuō)當(dāng)頻率較高或者持續(xù)時(shí)間較短的窄脈沖來(lái)到時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)所述的PNPN結(jié)構(gòu)的ESD保護(hù)電路不能及時(shí)發(fā)揮應(yīng)有保護(hù)功能，亦即該NP結(jié)的STI影響ESD的正常保護(hù)功能。綜上所述，可知先前技術(shù)的硅控整流器存在淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(STI)影響ESD靜電放電正常保護(hù)功能的問(wèn)題，因此實(shí)有必要提出改進(jìn)的技術(shù)手段，來(lái)解決此一問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的硅控整流器存在淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)影響ESD正常保護(hù)功能的問(wèn)題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種硅控整流器，其通過(guò)去除部分STI，同時(shí)采用硅化金屬阻止區(qū)以減小電流路徑，進(jìn)而增大寄生三極管的放大器系數(shù)，從而提高硅控整流器的打開(kāi)速度，提高硅控整流器的ESD保護(hù)能力。為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明一種硅控整流器，至少包含半導(dǎo)體襯底；形成于該半導(dǎo)體襯底上方的N阱和P阱；形成于該N阱中的第一 P+摻雜區(qū)和第一 N+摻雜區(qū)；形成于該P(yáng)阱中的第二 P+摻雜區(qū)和第二 N+摻雜區(qū)；形成于該N阱與該P(yáng)阱相接合位置的第三摻雜區(qū)；以及形成于該第三摻雜區(qū)上方的硅化金屬阻止區(qū)。進(jìn)一步地，該第三摻雜區(qū)為第三P+摻雜區(qū)或第三N+摻雜區(qū)。進(jìn)一步地，該硅化金屬阻止區(qū)的長(zhǎng)度以不超過(guò)該第一 P+摻雜區(qū)與該第二 N+摻雜區(qū)相接合區(qū)域的長(zhǎng)度為宜。進(jìn)一步地，該第二 N+摻雜區(qū)與該第三摻雜區(qū)接合處的上方設(shè)置一連接陰極的柵極。進(jìn)一步地，該硅化金屬阻止區(qū)的長(zhǎng)度以不超過(guò)該第三摻雜區(qū)及該第三摻雜區(qū)與該第一 P+摻雜區(qū)相接合區(qū)域?yàn)橐?。進(jìn)一步地，該第一 P+摻雜區(qū)與該第一 N+摻雜區(qū)之間具有隔離結(jié)構(gòu)，該第二 P+摻雜區(qū)與該第二 N+摻雜區(qū)之間具有隔離結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種硅控整流器通過(guò)去除中間的第三摻雜區(qū)與第一 P+ 摻雜區(qū)及第二 N+摻雜區(qū)的STI，并于第三摻雜區(qū)上方形成一硅化金屬阻止區(qū)，使得PNPN結(jié)構(gòu)所形成的寄生PNP和NPN三極管的源、漏和柵的方塊電阻值恢復(fù)到原來(lái)的值，靜電放電時(shí)經(jīng)過(guò)大電阻時(shí)產(chǎn)生大的壓降，進(jìn)而減小電流路徑，增大寄生三極管的放大系數(shù)，提高寄生三極管或硅控整流器的打開(kāi)速度，達(dá)到提高ESD保護(hù)能力的目的。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的MLSCR結(jié)構(gòu)剖面圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的LVTSCR結(jié)構(gòu)剖面3為本發(fā)明一種硅控整流器之一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖面圖；圖4為本發(fā)明一種硅控整流器之一另一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖面具體實(shí)施例方式以下通過(guò)特定的具體實(shí)例并結(jié)合

本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明亦可通過(guò)其它不同的具體實(shí)例加以施行或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾與變更。圖3為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的SCR結(jié)構(gòu)剖面圖。在本較佳實(shí)施例中，ESD保護(hù)電路為MLSCR，如圖3所示，本發(fā)明一種可控硅整流器包括半導(dǎo)體襯底31，可為P襯底或N襯底；襯底31上為阱區(qū)，包括N阱32與P阱38 ；形成于N阱32中用作陽(yáng)極的第一 P+摻雜區(qū) 33和第一 N+摻雜區(qū)34，第一 P+摻雜區(qū)33與第一 N+摻雜區(qū)34利用淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)35或場(chǎng)氧化區(qū)形成的隔離結(jié)構(gòu)相互隔開(kāi)，第一 N+摻雜區(qū)34設(shè)置在遠(yuǎn)離P阱38的一端，第一 P+摻雜區(qū)33設(shè)置在靠近P阱38的一端；形成于P阱38中用作陰極的第二 P+摻雜區(qū)36和第二 N+摻雜區(qū)37，第二 P+摻雜區(qū)36與第二 N+摻雜區(qū)37利用淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)35或場(chǎng)氧化區(qū)形成的隔離結(jié)構(gòu)相互隔開(kāi)，第二 P+摻雜區(qū)36設(shè)置在遠(yuǎn)離N阱32的一端，第二 N+摻雜區(qū) 37設(shè)置于靠近N阱32的一端；形成于上述N阱32和P阱38相接合位置的第三摻雜區(qū)39， 第三摻雜區(qū)39例如通過(guò)觸發(fā)擴(kuò)散的方式形成，可以為第三N+摻雜區(qū)，也可以為第三P+摻雜區(qū)；以及形成于該第三摻雜區(qū)39上方的硅化金屬阻止區(qū)40，長(zhǎng)度以不超過(guò)第一 P+摻雜區(qū)33與第二 N+摻雜區(qū)37相接合區(qū)域的長(zhǎng)度為宜，硅化金屬阻止區(qū)40通過(guò)SALICIDE BLOCK 工藝增加一張掩膜版定義SALICIDE BLOCK區(qū)域，然后去除該區(qū)域的金屬硅化物，使PNPN結(jié)構(gòu)所形成的寄生PNP和NPN三極管的源、漏和柵的方塊電阻值恢復(fù)到原來(lái)的值，靜電放電時(shí)經(jīng)過(guò)大電阻時(shí)產(chǎn)生大的壓降，因此電流減小，PNPN結(jié)構(gòu)所形成的寄生PNP和NPN三極管的放大系數(shù)β增大，提高寄生三極管對(duì)或可控硅整流器的打開(kāi)速度，達(dá)到提高ESD保護(hù)能力的目的。圖4為本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的SCR結(jié)構(gòu)剖面圖。在本較佳實(shí)施例中，ESD保護(hù)電路為L(zhǎng)VTSCR，與MLSCR結(jié)構(gòu)不同的是，在本實(shí)施例中，第二 N+摻雜區(qū)37與第三摻雜區(qū)39 連接處的上方設(shè)置一連接陰極的柵極(gate)41，硅化金屬阻止區(qū)40形成于第三摻雜區(qū)39 上，硅化金屬區(qū)40的覆蓋區(qū)域以不超過(guò)第三摻雜區(qū)39及第三摻雜區(qū)30與第一 P+摻雜區(qū) 33的接合處為宜。通過(guò)上述分析，可見(jiàn)，本發(fā)明一種硅控整流器通過(guò)去除中間的第三摻雜區(qū)與第一 P+摻雜區(qū)及第二 N+摻雜區(qū)之間的STI，并于第三摻雜區(qū)上方形成一硅化金屬阻止區(qū)，使得 PNPN結(jié)構(gòu)所形成的寄生PNP和NPN三極管的源、漏和柵的方塊電阻值恢復(fù)到原來(lái)的值，靜電放電時(shí)經(jīng)過(guò)大電阻時(shí)產(chǎn)生大的壓降，進(jìn)而減小電流，增大寄生三極管的放大系數(shù)，提高寄生三極管或硅控整流器的打開(kāi)速度，達(dá)到提高ESD保護(hù)能力的目的。上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾與改變。因此， 本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書(shū)所列。
權(quán)利要求
1.一種硅控整流器，至少包含 半導(dǎo)體襯底；形成于該半導(dǎo)體襯底上方的N阱和P阱； 形成于該N阱中的第一 P+摻雜區(qū)和第一 N+摻雜區(qū)； 形成于該P(yáng)阱中的第二 P+摻雜區(qū)和第二 N+摻雜區(qū)； 形成于該N阱與該P(yáng)阱相接合位置的第三摻雜區(qū)；以及形成于該第三摻雜區(qū)上方的硅化金屬阻止區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的硅控整流器，其特征在于該第三摻雜區(qū)為第三P+摻雜區(qū)或第三N+摻雜區(qū)。
3.如權(quán)利要求2所述的硅控整流器，其特征在于該硅化金屬阻止區(qū)的長(zhǎng)度以不超過(guò)該第一 P+摻雜區(qū)與該第二 N+摻雜區(qū)相接合區(qū)域的長(zhǎng)度為宜。
4.如權(quán)利要求2所述的硅控整流器，其特征在于該第二N+摻雜區(qū)與該第三摻雜區(qū)接合處的上方設(shè)置一連接陰極的柵極。
5.如權(quán)利要求4所述的硅控整流器，其特征在于該硅化金屬阻止區(qū)的長(zhǎng)度以不超過(guò)該第三摻雜區(qū)及該第三摻雜區(qū)與該第一 P+摻雜區(qū)相接合區(qū)域?yàn)橐恕?br> 6.如權(quán)利要求3或5所述的硅控整流器，其特征在于該第一P+摻雜區(qū)與該第一 N+摻雜區(qū)之間具有隔離結(jié)構(gòu)，該第二 P+摻雜區(qū)與該第二 N+摻雜區(qū)之間具有隔離結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種硅控整流器，包括半導(dǎo)體襯底；形成于該半導(dǎo)體襯底上方的N阱和P阱；形成于該N阱中的第一P+摻雜區(qū)和第一N+摻雜區(qū)；形成于該P(yáng)阱中的第二P+摻雜區(qū)和第二N+摻雜區(qū)；形成于該N阱與該P(yáng)阱相接合位置的第三摻雜區(qū)；以及形成于該第三摻雜區(qū)上方的硅化金屬阻止區(qū)，本發(fā)明通過(guò)采用硅化金屬阻止區(qū)減小了電流路徑，同時(shí)增大了PNPN結(jié)形成的寄生三極管的放大器系數(shù)，從而提升了硅控整流器的打開(kāi)速度，提高了硅控整流器的ESD保護(hù)能力。
文檔編號(hào)H01L29/87GK102208455SQ20111007656
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者胡劍 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司