[发明专利]一种硅控整流器结构及其制造方法

说明书

本发明提供了一种硅控整流器结构及其制造方法，硅控整流器结构包括衬底；位于衬底中的N型阱和P型阱；N型阱内设有连接至阳极的N型重掺杂区410和P型重掺杂区422，N型阱内还设有浮接的保护环，保护环位于N型重掺杂区410与P型重掺杂区422之间，保护环与N型重掺杂区410通过浅沟槽隔离间隔，保护环与P型重掺杂区422之间为预定宽度的有源区；P型阱内设有连接至阴极的N型重掺杂区414和P型重掺杂区424，N型重掺杂区414与P型重掺杂区424之间通过浅沟槽隔离间隔，N型重掺杂区414与N型重掺杂区410之间具有连接至阴极的栅控二极管。根据本发明所提供的制造方法所制造的硅控整流器结构具有较低的触发电压和较高的维持电压。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，尤其涉及一种硅控整流器结构及其制造方法。

背景技术

在静电ESD(ESD，Electro-Static discharge)保护设计领域，硅控整流器(SCR，Silicon Controlled Rectifier)因具有ESD泄流能力强的特性而广受重视，但是该类器件存在两个严重缺陷限制了其应用：第一个缺陷是回滞效应(Snapback)的触发电压很高，因为其触发电压主要受N型阱对P型阱的高反向击穿电压限制；第二个缺陷是回滞效应的维持电压很低，很容易导致闩锁效应。

针对触发电压较高这个缺陷，产业界提出了各种方案来降低回滞效应的触发电压，如图1和图2所示的硅控整流器结构，图1所示的硅控整流器是在N型阱和P型阱之间插入一个横跨N型阱和P型阱的N型重掺杂区，从而达到降低N型阱对P型阱的反向击穿电压的目的。具体的，如图1所示的硅控整流器包括P型衬底100、N型掺杂的N型阱210(N-Well)、P型掺杂的P型阱220(P-Well)，位于N型阱210内的N型重掺杂区412和P型重掺杂区422，位于P型阱220内的N型重掺杂区414和P型重掺杂区424，位于N型阱210和P型阱220邻接处横跨N型阱210和P型阱220的N型重掺杂区410。N型重掺杂区412、P型重掺杂区422、N型重掺杂区410、N型重掺杂区414、P型重掺杂区424之间通过浅沟槽隔离300(STI，Shallow TrenchIsolation)间隔开。其中，P型重掺杂区422、N型阱210以及衬底100构成等效PNP三极管结构，N型重掺杂区412与N型阱210形成扩散电阻等效连接在上述PNP三极管的基极，P型重掺杂区422构成上述PNP三极管的发射极，衬底100为上述PNP三极管的集电极，N型阱210为上述PNP三极管的基极。N型阱210、衬底100/P型阱220与N型重掺杂区414构成等效NPN三极管结构，N型阱210构成该NPN三极管的集电极，N型重掺杂区414构成该NPN三极管的发射极，衬底100/P型阱220构成该NPN三极管的基极。并且，上述N型重掺杂区412、P型重掺杂区422连接到硅控整流器的阳极、N型重掺杂区414、P型重掺杂区424连接到硅控整流器的阴极。

图2所示的硅控整流器是在图1所示的硅控整流器的基础上，去除N型重掺杂区410与N型重掺杂区414之间的浅沟槽隔离300，并在对应去除浅沟槽隔离300的区域衬底表面形成N型栅极430，并连接至硅控整流器的阴极，与P型阱220构成N型栅控二极管。如图2所示的硅控整流器，引入N型栅控二极管进一步降低N型阱对P型阱的反向击穿电压，但是即使如此，图2所示的硅控整流器的触发电压仍然较高，受限于既有的工艺参数，调整自由度不大，无法满足实际需求。