專利名稱：環(huán)形半導(dǎo)體控制整流器組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系涉及集成電路的抗靜電放電技術(shù)，特別是涉及側(cè)向半導(dǎo)體控制整流器的環(huán)形組件結(jié)構(gòu)，以較小的布局面積提供較佳的靜電放電保護(hù)能力。
有鑒于半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，CMOS組件的尺寸已降至亞微米，甚至半微米等級。而隨此先進(jìn)技術(shù)造成的組件型態(tài)，包括有如甚薄的柵極氧化層、較短的晶體管信道區(qū)、源極和漏極漏極區(qū)的淺結(jié)(shallow junction)、具有輕摻雜漏極(LDD)特性的結(jié)構(gòu)、以及金屬硅化物的擴(kuò)散(silicided diffusion)工藝等等，俱皆減弱由此CMOS組件所組成集成電路的靜電放電(electrostatic discharge，簡以ESD稱的)防護(hù)能力。
為使亞微米CMOS集成電路的抗ESD能力符合需要，公知的方法是采用橫側(cè)向半導(dǎo)體控制整流器(Lateral Semiconductor ControlledRectifier，下文以LSCR稱的)做為ESD保護(hù)電路，即如美國專利第5,012,317號案所示，以避免ESD的破壞。此公知LSCR形成于一P型半導(dǎo)體基底10內(nèi)的布局俯視圖及剖面圖，分別顯示于
圖1和圖2。
如圖1和圖2所示，在P型半導(dǎo)體基底10的既定位置形成有一N型阱區(qū)11。一P型摻雜區(qū)12形成于N型阱區(qū)11內(nèi)，一N型摻雜區(qū)13系形成于P型半導(dǎo)體基底10內(nèi)，而以P型摻雜區(qū)12、N型阱區(qū)11、P型半導(dǎo)體基底10、及N型摻雜區(qū)13，建構(gòu)成LSCR，分別做為此LSCR的陽極、陽柵極、陰柵極、以及陰極等。
再者，N型摻雜區(qū)14和P型摻雜區(qū)15分別形成于N型阱區(qū)11和P型半導(dǎo)體基底10內(nèi)，分別做為N型阱區(qū)11和P型半導(dǎo)體基底10的歐姆接觸區(qū)。通常，陽極摻雜區(qū)12與接觸區(qū)14連接至一集成電路接合墊，陰極摻雜區(qū)13與接觸區(qū)15則連接至VSS電源接點(diǎn)。
簡言之，公知LSCR結(jié)構(gòu)概以條狀布局為的，故如圖2所示，陽極摻雜區(qū)12與陰極摻雜區(qū)13、以及接觸區(qū)14和15均呈條狀結(jié)構(gòu)，約略互為平行相隔。然而，隨著集成電路尺寸日益縮減的趨勢，LSCR結(jié)構(gòu)實有進(jìn)一步縮減的必要。因此，如何在減小LSCR結(jié)構(gòu)所需布局面積的前提下，仍保有較佳的ESD保護(hù)能力，實乃設(shè)計ESD保護(hù)電路的重要課題。
本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)形半導(dǎo)體控制整流器組件，該組件可即為解決此一問題，藉由提供多邊形SCR組件結(jié)構(gòu)，達(dá)到節(jié)省布局面積及成本，并保持良好ESD防護(hù)能力。
為了完成本發(fā)明目的，本發(fā)明的環(huán)形半導(dǎo)體控制整流器(SCR)組件具有建置于第一型半導(dǎo)體基底上的至少一環(huán)形單元體。而環(huán)形單元體包括一第二型阱區(qū)、一第一型摻雜區(qū)、一第二型接觸環(huán)、以及一第二型摻雜環(huán)。第二型阱區(qū)是位于第一型半導(dǎo)體基底內(nèi)，而第一型摻雜區(qū)則位于第二型阱區(qū)內(nèi)。第二型接觸環(huán)位于第二型阱區(qū)內(nèi)，環(huán)繞第一型摻雜區(qū)。第二型摻雜環(huán)位于第一型半導(dǎo)體基底內(nèi)，環(huán)繞第二型阱區(qū)。
據(jù)此，SCR組件結(jié)構(gòu)是以環(huán)形方式配置，使得SCR組件尺寸得以縮減。再者，在保持對稱的環(huán)形型態(tài)下，其允許流過的電流值當(dāng)能增加，而提高以此SCR組件做為ESD防護(hù)電路時的靜電放電保護(hù)能力。
另外，本發(fā)明還提供一種SCR組件，其具有建置于第一型半導(dǎo)體基底上的至少一環(huán)形單元體。而該環(huán)形單元體包括一第二型浮接阱區(qū)、一第一型摻雜區(qū)、以及一第二型摻雜環(huán)等。第二型浮接阱區(qū)系位于該第一型半導(dǎo)體基底內(nèi)，而第一型摻雜區(qū)則位于該第二型阱區(qū)內(nèi)。第二型摻雜環(huán)位于該第一型半導(dǎo)體基底內(nèi)，環(huán)繞該第二型浮接阱區(qū)。
由于第二型阱區(qū)內(nèi)無接觸區(qū)的設(shè)置，故可進(jìn)一步降低SCR組件的觸發(fā)電壓。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下附圖簡單說明圖1顯示此公知LSCR形成于半導(dǎo)體基底內(nèi)的布局俯視圖；圖2顯示此公知LSCR形成于半導(dǎo)體基底內(nèi)的剖面圖；圖3顯示根據(jù)本發(fā)明第一較佳實施例的環(huán)狀SCR組件的布局俯視圖4顯示根據(jù)本發(fā)明第二較佳實施例的環(huán)狀SCR組件的布局俯視圖；圖5顯示根據(jù)本發(fā)明第三較佳實施例的環(huán)狀SCR組件的布局俯視圖；以及圖6根據(jù)本發(fā)明第四較佳實施例的環(huán)狀SCR組件的布局俯視圖。
圖號說明10～半導(dǎo)體基底；11～阱區(qū)；12～陽極摻雜區(qū)；13～陰極摻雜區(qū)；14、15～接觸區(qū)；30、50～半導(dǎo)體基底；31、51～阱區(qū)；32、52～陽極摻雜區(qū)；33、53～陰極摻雜區(qū)；34、35、54、55～接觸區(qū)；36、56～護(hù)環(huán)。
如圖3所繪，在四個環(huán)形單元體外部是以P+接觸環(huán)35和N+護(hù)環(huán)36包圍著。因本例是采用P型半導(dǎo)體30做成SCR晶體管的基底，P+接觸環(huán)35是形成于半導(dǎo)體基底30中的P+型摻雜區(qū)，藉以提供P型半導(dǎo)體基底30適當(dāng)偏壓。而N+護(hù)環(huán)36是形成于半導(dǎo)體基底中的N+型摻雜區(qū)，圍繞在P+接觸環(huán)35外部，耦接至VDD電源線(未圖標(biāo))，以避免可控硅效應(yīng)或閂鎖效應(yīng)的發(fā)生。
而圖3所示的N型阱區(qū)31、P+型陽極摻雜區(qū)32、N+型陰極摻雜區(qū)33、環(huán)形N+接觸摻雜區(qū)34等，雖以六邊形為例，卻非用以限定本發(fā)明。其它諸如三角形、四角形、五角形、七角形、八角形等多邊形者、甚或圓形等，凡可形成封閉環(huán)形者，均可適用。
藉由前述SCR組件結(jié)構(gòu)以環(huán)形方式配置，使得SCR組件尺寸得以縮減。再者，在保持對稱的環(huán)形型態(tài)下，其允許流過的電流值當(dāng)能增加，而提高以此SCR組件做為ESD防護(hù)電路時的靜電放電保護(hù)能力。護(hù)環(huán)內(nèi)的環(huán)形單元體數(shù)目亦可應(yīng)需要酌予增減。第二實施例請參照圖4所繪依照本發(fā)明第二較佳實施例的環(huán)狀SCR組件的布局俯視圖。本實施例與圖3所示第一實施例差異處，在于N型阱區(qū)31內(nèi)并無環(huán)形N+接觸摻雜區(qū)34的設(shè)置，故N型阱區(qū)31是屬浮接狀態(tài)。據(jù)此，可進(jìn)一步降低SCR組件的觸發(fā)電壓。第三實施例請參照圖5所繪依照本發(fā)明第三較佳實施例的環(huán)狀SCR組件的布局俯視圖。本例中，是以N型半導(dǎo)體基底51與P型阱區(qū)50為例做說明。圖5所示者是以四個環(huán)形單元體組成SCR組件。每一環(huán)形單元體具有相同的形狀、大小與結(jié)構(gòu)配置。每一環(huán)形單元體具有一P型阱區(qū)50，其內(nèi)設(shè)置有一N+型陰極摻雜區(qū)53；較佳而言，N+型陰極摻雜區(qū)53是位于在P型阱區(qū)50近中央處。另外，在P型阱區(qū)50內(nèi)設(shè)置有環(huán)形P+型摻雜區(qū)55，將N+型陰極摻雜區(qū)53環(huán)繞于內(nèi)，做為P型阱區(qū)50的接觸區(qū)。另有環(huán)形P+型陽極摻雜區(qū)52設(shè)置于N型基底51內(nèi)，環(huán)繞于P型阱區(qū)50外側(cè)。
如圖5所繪者，在四個環(huán)形單元體外部是以N+接觸環(huán)54和P+護(hù)環(huán)56包圍著。因本例是采用N型半導(dǎo)體51做成SCR晶體管的基底，N+接觸環(huán)54是形成于半導(dǎo)體基底51中的N+型摻雜區(qū)，藉以提供N型半導(dǎo)體基底51適當(dāng)偏壓。而P+護(hù)環(huán)56是形成于半導(dǎo)體基底中的P+型摻雜區(qū)，圍繞在N+護(hù)環(huán)54外部，耦接至VSS電源線(未圖標(biāo))，以避免可控硅效應(yīng)的發(fā)生。
而圖5所示的P型阱區(qū)50、N+型陰極摻雜區(qū)53、環(huán)形P+型陽極摻雜區(qū)52、環(huán)形P+接觸摻雜區(qū)55等，雖以六邊形為例，卻非用以限定本發(fā)明。其它諸如三角形、四角形、五角形、七角形、八角形等多邊形者、甚或圓形等，凡可形成封閉環(huán)形者，均可適用。
藉由前述SCR組件結(jié)構(gòu)以環(huán)形方式配置，使得SCR組件尺寸得以縮減。再者，在保持對稱的環(huán)形型態(tài)下，其允許流過的電流值當(dāng)能增加，而提高以此SCR組件做為ESD防護(hù)電路時的靜電放電保護(hù)能力。護(hù)環(huán)內(nèi)的環(huán)形單元體數(shù)目亦可應(yīng)需要酌予增減。第四實施例請參照圖6所示依照本發(fā)明第四較佳實施例的環(huán)狀SCR組件的布局俯視圖。本實施例與圖5所示第三實施例差異處，在于P型阱區(qū)50內(nèi)并無環(huán)形P+接觸摻雜區(qū)55的設(shè)置，故P型阱區(qū)50是屬浮接狀態(tài)。據(jù)此，可進(jìn)一步降低SCR組件的觸發(fā)電壓。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟知本領(lǐng)域技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求書并結(jié)合說明書與附圖的范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)形半導(dǎo)體控制整流器組件，具有建置于第一型半導(dǎo)體基底上的至少一環(huán)形單元體；該環(huán)形單元體包括一第二型阱區(qū)，位于該第一型半導(dǎo)體基底內(nèi)；一第一型摻雜區(qū)，位于該第二型阱區(qū)內(nèi)；一第二型接觸環(huán)，位于該第二型阱區(qū)內(nèi)，環(huán)繞該第一型摻雜區(qū)；以及一第二型摻雜環(huán)，位于該第一型半導(dǎo)體基底內(nèi)，環(huán)繞該第二型阱區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的組件，尚包括一第一型接觸環(huán)，位于該第一型半導(dǎo)體基底內(nèi)，環(huán)繞該至少一環(huán)形單元體；以及一第二型護(hù)環(huán)，位于該第一型半導(dǎo)體基底內(nèi)，環(huán)繞該第一型接觸環(huán)。
3.如權(quán)利要求2所述的組件，其中，該第一型是P型，該第二型是N型。
4.如權(quán)利要求2所述的組件，其中，該第一型是N型，該第二型是P型。
5.如權(quán)利要求1所述的組件，其中，該第二型接觸環(huán)與該第二型摻雜環(huán)呈多邊形。
6.如權(quán)利要求1所述的組件，其中，該第二型接觸環(huán)與該第二型摻雜環(huán)呈圓形。
7.如權(quán)利要求1所述的組件，其中，該第一型摻雜區(qū)位于該第二型阱區(qū)中央處。
8.一種環(huán)形半導(dǎo)體控制整流器(SCR)組件，具有建置于第一型半導(dǎo)體基底上的至少一環(huán)形單元體；該環(huán)形單元體包括一第二型浮接阱區(qū)，位于該第一型半導(dǎo)體基底內(nèi)；一第一型摻雜區(qū)，位于該第二型阱區(qū)內(nèi)；以及一第二型摻雜環(huán)，位于該第一型半導(dǎo)體基底內(nèi)，環(huán)繞該第二型浮接阱區(qū)。
9.如權(quán)利要求8所述的組件，尚包括一第一型接觸環(huán)，位于該第一型半導(dǎo)體基底內(nèi)，環(huán)繞該至少一環(huán)形單元體；以及一第二型護(hù)環(huán)，位于該第一型半導(dǎo)體基底內(nèi)，環(huán)繞該第一型接觸環(huán)。
10.如權(quán)利要求9所述的組件，其中，該第一型是P型，該第二型是N型。
11.如權(quán)利要求9所述的組件，其中，該第一型是N型，該第二型是P型。
12.如權(quán)利要求8所述的組件，其中，該第二型摻雜環(huán)呈多邊形。
13.如權(quán)利要求8所述的組件，其中，該第二型摻雜環(huán)呈圓形。
14.如權(quán)利要求8所述的組件，其中，該第一型摻雜區(qū)位于該第二型阱區(qū)中央處。
全文摘要
一種環(huán)形半導(dǎo)體控制整流器組件,具有建置于第一型半導(dǎo)體基底上的至少一環(huán)形單元體。而環(huán)形單元體包括:一第二型阱區(qū)、一第一型摻雜區(qū)、一第二型接觸環(huán)、以及一第二型摻雜環(huán)。第二型阱區(qū)是位于第一型半導(dǎo)體基底內(nèi),而第一型摻雜區(qū)則位于第二型阱區(qū)內(nèi)。第二型接觸環(huán)位于第二型阱區(qū)內(nèi),環(huán)繞第一型摻雜區(qū)。第二型摻雜環(huán)位于第一型半導(dǎo)體基底內(nèi),環(huán)繞第二型阱區(qū)。
文檔編號H01L23/60GK1379469SQ0111037
公開日2002年11月13日 申請日期2001年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月9日
發(fā)明者俞大立 申請人:華邦電子股份有限公司