正冲击scr、负冲击scr以及利用它们的双向esd结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可控硅整流器(SCR)及静电放电(ESD)结构，且更特定来说涉及一种正冲击SCR、负冲击SCR及利用正冲击SCR及负冲击SCR两者的双向ESD结构。
【背景技术】
[0002]可控硅整流器(SCR)为在跨越第一节点及第二节点的电压为正且小于触发电压时在所述第一与第二节点之间提供断开电路的装置。当跨越第一及第二节点的电压上升到等于或大于触发电压时，SCR在第一与第二节点之间提供低电阻电流路径。此外，一旦已提供低电阻电流路径，只要跨越第一及第二节点的电压大于低于触发电压的保持电压，SCR便维持所述电流路径。
[0003]由于这些特性，已使用SCR来提供静电放电(ESD)保护。举例来说，ESD SCR的第一节点可连接到欲保护节点，而ESD SCR的第二节点可连接到接地节点。ESD SCR在ESD保护窗内操作，所述保护窗具有小于欲保护节点的破坏性击穿电平的最大电压及大于保持电压的最小电压。接着，将ESD SCR的触发电压设置为等于或小于所述窗的最大电压的值。
[0004]因此，当跨越欲保护节点与接地节点的电压小于触发电压时，ESD SCR在欲保护节点与接地节点之间提供断开电路。然而，当欲保护节点接收到等于或超过触发电压的电压尖峰时(例如当发生未接地人体接触时)，ESD SCR提供从欲保护节点到接地节点的低电阻电流路径。另外，一旦ESD事件已过去且穿过ESD SCR的电流下降到低于ESD SCR的保持电流，ESD SCR便再次在欲保护节点与接地节点之间提供断开电路。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种具有高量值击穿电压的可控硅整流器(SCR)。本发明的SCR包含第一阱及第二阱。所述第一阱具有第一导电性类型及掺杂剂浓度，所述第二阱具有所述第一导电性类型及实质上等于所述第一阱的所述掺杂剂浓度的掺杂剂浓度。所述第一与第二阱是间隔开的。所述SCR还包含具有第二导电性类型及掺杂剂浓度的深区域。所述深区域接触所述第一及第二阱且位于所述第一与第二阱之间。所述SCR进一步包含具有所述第一导电性类型及大于所述第一阱的所述掺杂剂浓度的掺杂剂浓度的第一触点区域。所述第一触点区域接触所述第一阱。另外，所述SCR包含第一源极区域及第二源极区域。所述第一源极区域具有所述第二导电性类型及大于所述深区域的所述掺杂剂浓度的掺杂剂浓度。所述第一源极区域接触所述第一触点区域。所述第二源极区域具有所述第二导电性类型及实质上等于所述第一源极区域的所述掺杂剂浓度的掺杂剂浓度。所述第二源极区域接触所述第二阱。此外，所述SCR包含具有所述第一导电性类型及实质上等于所述第一触点区域的所述掺杂剂浓度的掺杂剂浓度的第二触点区域。所述第二触点区域接触所述第二源极区域。所述第一触点区域水平地位于所述第一与第二源极区域之间。所述第二源极区域水平地位于所述第一与第二触点区域之间。
[0006]本发明还提供一种提供双向保护的静电放电(ESD)结构。所述ESD结构包含第一阱及第二阱。所述第一阱具有第一导电性类型及掺杂剂浓度，所述第二阱具有所述第一导电性类型及实质上等于所述第一阱的所述掺杂剂浓度的掺杂剂浓度。所述第一与第二阱是间隔开的。所述ESD结构还包含具有第二导电性类型及掺杂剂浓度的深区域。所述深区域接触所述第一及第二阱且位于所述第一与第二阱之间。所述ESD结构进一步包含接触所述第一阱的正冲击结构。所述正冲击结构包含第一触点区域及第一源极区域。所述第一触点区域具有所述第一导电性类型及大于所述第一阱的所述掺杂剂浓度的掺杂剂浓度。所述第一触点区域接触所述第一阱。所述第一源极区域具有所述第二导电性类型及大于所述深区域的所述掺杂剂浓度的掺杂剂浓度。所述第一源极区域接触所述第一触点区域。另外，所述ESD结构包含接触所述第二阱的第一共用结构。所述第一共用结构包含第二源极区域及第二触点区域。所述第二源极区域具有所述第二导电性类型及实质上等于所述第一源极区域的所述掺杂剂浓度的掺杂剂浓度。所述第二源极区域接触所述第二阱。所述第二触点区域具有所述第一导电性类型及实质上等于所述第一触点区域的所述掺杂剂浓度的掺杂剂浓度。所述第二触点区域接触所述第二源极区域。所述第一触点区域水平地位于所述第一与第二源极区域之间。所述第二源极区域水平地位于所述第一与第二触点区域之间。此外，所述ESD结构包含接触所述第一阱的负冲击结构。所述负冲击结构包含第三源极区域及第三触点区域。所述第三源极区域具有所述第二导电性类型及实质上等于所述第一源极区域的所述掺杂剂浓度的掺杂剂浓度。所述第三源极区域接触所述第一阱且与所述第一及第二源极区域间隔开。所述第三触点区域具有所述第一导电性类型及实质上等于所述第一触点区域的所述掺杂剂浓度的掺杂剂浓度。所述第三触点区域接触所述第三源极区域且与所述第一及第二触点区域间隔开。
[0007]本发明还提供一种形成提供双向保护的静电放电(ESD)结构的方法。所述方法包含在半导体材料中形成第一及第二阱。所述第一与第二阱各自具有第一导电性类型及掺杂剂浓度。所述第一与第二阱各自接触深区域，所述深区域具有第二导电性类型并且接触所述第一及第二阱且位于所述第一与第二阱之间。所述方法还包含在所述半导体材料中形成第一及第二源极区域。所述第一及第二源极区域各自具有所述第二导电性类型及大于所述深区域的掺杂剂浓度的掺杂剂浓度。所述第一及第二源极区域位于彼此间隔开之处。所述第二源极区域接触所述第二阱。另外，所述方法包含在所述半导体材料中形成第一及第二触点区域。所述第一及第二触点区域各自具有所述第一导电性类型及大于所述第一阱的所述掺杂剂浓度的掺杂剂浓度。所述第一及第二触点区域位于彼此间隔开之处。所述第一触点区域接触所述第一阱及所述第一源极区域。所述第二触点区域接触所述第二源极区域。所述第一触点区域水平地位于所述第一与第二源极区域之间。所述第二源极区域水平地位于所述第一与第二触点区域之间。
[0008]将参考陈述其中利用本发明的原理的说明性实施例的以下详细描述及所附图式获得对本发明的特征及优点的更好的理解。
【附图说明】
[0009]图1是图解说明根据本发明的正冲击可控硅整流器(SCR) 100的实例的横截面图。
[0010]图2是图解说明根据本发明的替代实施例的正冲击可控硅整流器(SCR)200的实例的横截面图。
[0011]图3是图解说明根据本发明的替代实施例的负冲击可控硅整流器(SCR)300的实例的横截面图。
[0012]图4是图解说明根据本发明的替代实施例的负冲击可控硅整流器(SCR)400的实例的横截面图。
[0013]图5A-5C到图17A-17C是图解说明根据本发明的制作双向静电放电(ESD)装置的方法500的一系列图式。图5A-17A是平面图。图5B-17B分别是沿着图5A-17A中的线5B-5B到17B-17B截取的横截面图。图5C-17C分别是沿着图5A-17A中的线5C-5C到17C-17C截取的横截面图。
[0014]图18A-18B是进一步图解说明根据本发明的ESD结构596的图式。图18A是沿着图17A中的线18A-18A截取的横截面图。图18B是沿着图17A中的线18B-18B截取的横截面图。
【具体实施方式】
[0015]图1展示图解说明根据本发明的正冲击可控硅整流器(SCR) 100的实例的横截面图。如下文更详细地描述，SCR 100具有沿第一方向的击穿电压及沿第二方向的击穿电压，且与第二 SCR —起使用以实施双向静电放电(ESD)结构。第二 SCR具有沿第一方向具有比SCR 100高的量值的击穿电压及沿第二方向具有比SCR 100低的量值的击穿电压。
[0016]如图1中所展示，SCR 100包含以常规方式形成的p-型衬底110及接触p_型衬底110且位于p-型衬底110上面的p-型外延层112。举例来说，p_型衬底110可以P+晶片及形成于P+块体晶片的顶部上的P-外延层实施。
[0017]如图1中所进一步展示，SCR 100包含n+埋入区域114及深η-型区域116。N+埋入区域114从衬底110的顶部表面向下延伸到衬底110中，且在小得多的程度上，从ρ-型外延层112的底部表面向上延伸到ρ-型外延层112中。深η-型区域116又从ρ-型外延层112的顶部表面向下延伸穿过ρ-型外延层112以接触η+埋入区域114。
[0018]SCR 100还包含两者均接触深η-型区域116的第一原生ρ-型区域120及第二原生Ρ-型区域122。第一原生ρ-型区域120及第二原生ρ-型区域122为ρ-型外延层112的原始间隔开的Ρ-型区域且具有实质上相等掺杂剂浓度。SCR 100进一步包含从ρ-型外延层112的顶部表面向下延伸且接触深η-型区域116的浅沟槽隔离(STI)区域124。
[0019]另外，SCR 100包含第一浅ρ-型阱130及第一 ρ-型扩散区域132。第一浅ρ-型阱130接触深η-型区域116及第一原生ρ-型区域120。第一 ρ-型扩散区域132接触第一原生ρ-型区域120，并且接触第一浅ρ-型阱130且沿着第一浅ρ-型阱130的仅一个纵向侧壁延伸。
[0020]第一 ρ-型扩散区域132具有大于第一原生ρ-型区域120的掺杂剂浓度且小于第一浅Ρ-型阱130的掺杂剂浓度的掺杂剂浓度。因此，第一浅Ρ-型阱130具有大于第一原生Ρ-型区域120的掺杂剂浓度的掺杂剂浓度。(任选地，可省略第一 ρ-型扩散区域132，使得第一浅Ρ-型阱130还占据所述空间。)
[0021]SCR 100进一步包含第二浅ρ-型阱134及第二 ρ-型扩散区域136。第二浅ρ-型阱134接触深η-型区域116及第二原生ρ-型区域122。深η-型区域116接触第一浅ρ-型阱130及第二浅ρ-型阱134且位于第一浅ρ-型阱130与第二浅ρ-型阱134之间。第二浅P-型阱134具有实质上等于第一浅Ρ-型阱130的掺杂剂浓度的掺杂剂浓度。
[0022]第二 ρ-型扩散区域136接触第二原生ρ-区域122，并且接触第二浅ρ-型阱134且沿着第二浅Ρ-型阱134的仅一个纵向侧壁延伸。第二 Ρ-型扩散区域136具有实质上等于第一 Ρ-型扩散区域132的掺杂剂浓度的掺杂剂浓度。第二原生ρ-型区域122具有实质上等于第一原生Ρ-型区域120的掺杂剂浓度的掺杂剂浓度。
[0023]SCR 100另外包含接触深η-型区域116并且水平地位于第一浅ρ_型阱130与第二浅Ρ-型阱134之间且与第一浅Ρ-型阱130及第二浅Ρ-型阱134间隔开的浅η-型漏极区域140。此外，浅η-型漏极区域140相比于第一浅ρ-型阱130水平地位于更接近于第二浅Ρ-型阱134之处。浅η-型漏极区域140具有大于深η-型区域116的掺杂剂浓度的掺杂剂浓度。
[0024]SCR 100还具有包含第一 ρ+触点区域142及第一 η+源极区域