本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種半導(dǎo)體器件和電子裝置。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域中，靜電放電(ESD)現(xiàn)象是對集成電路(IC)的一大威脅。隨著半導(dǎo)體制程工藝尺寸的不斷減小，ESD防護(hù)設(shè)計在納米級的CMOS技術(shù)中變得越來越具有挑戰(zhàn)性和難度。

SCR(可控硅整流器)器件由于其強(qiáng)的ESD魯棒性(robustness)和在單位面積下具有最強(qiáng)的電流泄放能力被廣泛應(yīng)用于IC的片上靜電放電(ESD)保護(hù)。當(dāng)其被用作低工作功率源ICs時，SCR器件高的觸發(fā)電壓限制了其應(yīng)用范圍。因此一些先進(jìn)技術(shù)例如二極管輔助觸發(fā)SCR器件(DTSCR)被提出用來增強(qiáng)SCR器件的開啟效率。然而常規(guī)的DTSCR器件仍然存在漏電流大和硅襯底面積消耗等問題。

圖1A、圖1B和圖1C分別示出了現(xiàn)有的一種DTSCR器件的剖面示意圖、平面布局圖和等效電路圖。圖1A示出了一個外接了三個二極管的DTSCR器件，該DTSCR器件包括主SCR器件部分和一個用于輔助觸發(fā)的二極管串,圖中右邊部分為主SCR器件部分，圖中左邊部分為三個P+/N阱二極管。SCR器件部分N阱中的P+/N阱以及右邊的三個P+/N阱二極管則組成了這個DTSCR的二極管串觸發(fā)電路。當(dāng)SCR器件的陽極于一ESD事件時，二極管串開啟，電流會從陽極進(jìn)入，流過SCR中的N阱，同時觸發(fā)SCR的電流路徑。概括的來說就是，DTSCR的觸發(fā)電壓與二極管的數(shù)量成比例。為了使DTSCR器件的觸發(fā)電壓高于集成電路IC的工作電壓，需要同時串聯(lián)多于四個或者五個的二極管，而二極管的數(shù)量越多則相對的其消耗的硅襯底的面積越大，并且會產(chǎn)生負(fù)面的達(dá)林頓效應(yīng)(Darlington effect)，達(dá)林頓效應(yīng)發(fā)生于層疊的二極管串中。

由此可見，現(xiàn)有的二極管輔助觸發(fā)SCR器件為了實現(xiàn)高的觸發(fā)電壓存在著消耗襯底面積過大和負(fù)面的達(dá)林頓效應(yīng)的問題。因此，為 解決上述技術(shù)問題，有必要提出一種新的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，以在相對較小的面積消耗下產(chǎn)生更高的觸發(fā)電壓。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。

為了克服目前存在的問題，本發(fā)明實施例一提供一種半導(dǎo)體器件，包括：

P型半導(dǎo)體襯底；

一可控硅整流器，形成于所述P型半導(dǎo)體襯底上，所述可控硅整流器為環(huán)形；

一二極管串，位于所述環(huán)形的可控硅整流器以內(nèi)區(qū)域的所述P型半導(dǎo)體襯底上，與所述可控硅整流器彼此間隔，該二極管串包含若干個環(huán)形的二極管，其中位于外側(cè)的環(huán)形的二極管包圍其內(nèi)側(cè)的環(huán)形的二極管并互相間隔，且所述環(huán)形的二極管從外到內(nèi)寬度逐漸減小。

在一個示例中，所述可控硅整流器包括：

位于所述P型半導(dǎo)體襯底內(nèi)的由內(nèi)到外或由外到內(nèi)相鄰接的環(huán)形的第一P阱和環(huán)形的第一N阱；

位于所述第一P阱內(nèi)的由內(nèi)到外或由外到內(nèi)相鄰排布的環(huán)形的第一N+注入?yún)^(qū)和環(huán)形的第一P+注入?yún)^(qū)，以及位于所述第一N阱內(nèi)的由內(nèi)到外或由外到內(nèi)相鄰排布的環(huán)形的第二N+注入?yún)^(qū)和環(huán)形的第二P+注入?yún)^(qū)，

其中所述第一N+注入?yún)^(qū)和第一P+注入?yún)^(qū)作為所述可控硅整流器的陰極，所述第二P+注入?yún)^(qū)作為所述可控硅整流器的陽極。

進(jìn)一步，還包括位于所述第一N阱內(nèi)的環(huán)形的第三P+注入?yún)^(qū)。

進(jìn)一步，所述第三P+注入?yún)^(qū)和所述第二P+注入?yún)^(qū)作為所述可控硅整流器的陽極。

進(jìn)一步，每個所述環(huán)形的二極管至少包括：

位于所述P型半導(dǎo)體襯底內(nèi)的環(huán)形的第二N阱；

位于所述第二N阱內(nèi)的由內(nèi)到外或由外到內(nèi)依次排布的環(huán)形的第三N+注入?yún)^(qū)、環(huán)形的所述第四P+注入?yún)^(qū)和環(huán)形的第四N+注入?yún)^(qū)。

進(jìn)一步，環(huán)形的所述可控硅整流器為方環(huán)形。

進(jìn)一步，每個所述環(huán)形的二極管的所述第三N+注入?yún)^(qū)為矩形環(huán)，所述矩形環(huán)的一個邊與所述方環(huán)的一個邊平行，所述第四N+注入?yún)^(qū)的形狀為所述第三N+注入?yún)^(qū)旋轉(zhuǎn)90°后所獲得的矩形環(huán)，所述第三N+注入?yún)^(qū)的兩個邊和所述第四N+注入?yún)^(qū)的兩個邊垂直相交，所述第四P+注入?yún)^(qū)為由四個方條組成的不相連的方環(huán)，每個所述方條分別位于所述第三N+注入?yún)^(qū)和所述第四N+注入?yún)^(qū)相交的區(qū)域內(nèi)，該相交的區(qū)域位于所述垂直相交的所述第三N+注入?yún)^(qū)的兩個邊和所述第四N+注入?yún)^(qū)的兩個邊的外側(cè)。

進(jìn)一步，位于所述可控硅整流器所包圍區(qū)域的中心的二極管的N+注入?yún)^(qū)或P+注入?yún)^(qū)為實心形狀。

進(jìn)一步，所述實心形狀為方形。

進(jìn)一步，所述可控硅整流器和所述環(huán)形的二極管的形狀為方環(huán)形、圓環(huán)形或橢圓環(huán)型。

進(jìn)一步，所述N+注入?yún)^(qū)和所述P+注入?yún)^(qū)與其相鄰的N+注入?yún)^(qū)和P+注入?yún)^(qū)之間設(shè)置有隔離結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明實施例二還提供一種電子裝置，所述電子裝置包含前述的半導(dǎo)體器件以及與所述半導(dǎo)體器件相連接的電子組件。

綜上所述，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件為一種改進(jìn)了的環(huán)形二極管輔助激發(fā)SCR器件，其具有高的觸發(fā)電壓以及相對較小的襯底面積消耗，因此該半導(dǎo)體器件可實現(xiàn)優(yōu)異的ESD保護(hù)性能。

附圖說明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。

附圖中：

圖1A示出了現(xiàn)有的一種二極管輔助觸發(fā)SCR器件(DTSCR)的橫截面示意圖；

圖1B示出了對應(yīng)圖1A中DTSCR器件的俯視結(jié)構(gòu)圖；

圖1C示出了對應(yīng)圖1A中DTSCR器件的等效電路圖；

圖2示出了本發(fā)明一個具體實施方式中的半導(dǎo)體器件的俯視結(jié)構(gòu)圖；

圖3示出了本發(fā)明一個具體實施方式中的半導(dǎo)體器件的與現(xiàn)有技術(shù)中的DTSCR器件的TLP測試的一種對比圖。

具體實施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細(xì)節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實施例。相反地，提供這些實施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。

應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在…上”、“與…相鄰”、“連接到”或“耦合到”其它元件或?qū)訒r，其可以直接地在其它元件或?qū)由稀⑴c之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)?，或者可以存在居間的元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被稱為“直接在…上”、“與…直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r，則不存在居間的元件或?qū)?。?yīng)當(dāng)明白，盡管可使用術(shù)語第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅僅用來區(qū)分一個元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。

空間關(guān)系術(shù)語例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)明白，除了圖中所示的取向以外，空間關(guān)系術(shù)語意圖還包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉(zhuǎn)，然后，描述 為“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征將取向為在其它元件或特征“上”。因此，示例性術(shù)語“在…下面”和“在…下”可包括上和下兩個取向。器件可以另外地取向(旋轉(zhuǎn)90度或其它取向)并且在此使用的空間描述語相應(yīng)地被解釋。

在此使用的術(shù)語的目的僅在于描述具體實施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使用時，單數(shù)形式的“一”、“一個”和“所述/該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應(yīng)明白術(shù)語“組成”和/或“包括”，當(dāng)在該說明書中使用時，確定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所列項目的任何及所有組合。

為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，以便闡釋本發(fā)明提出的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。

實施例一

下面，參照圖2來具體描述本發(fā)明的一個實施例的半導(dǎo)體器件。其中，圖2示出了本發(fā)明一個具體實施方式中的半導(dǎo)體器件的俯視結(jié)構(gòu)圖。

本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件包括P型半導(dǎo)體襯底。所述半導(dǎo)體襯底可以是以下所提到的材料中的至少一種：硅、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SSOI)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。該半導(dǎo)體襯底被摻雜有P型摻雜離子后構(gòu)成P型半導(dǎo)體襯底。

還包括一可控硅整流器，形成于所述P型半導(dǎo)體襯底上，所述可控硅整流器為環(huán)形。

所述可控硅整流器至少包括：位于所述P型半導(dǎo)體襯底內(nèi)的由內(nèi)到外或由外到內(nèi)相鄰接的環(huán)形的第一P阱和環(huán)形的第一N阱；位于所述第一P阱內(nèi)的由內(nèi)到外或由外到內(nèi)相鄰排布的環(huán)形的第一N+注入?yún)^(qū)和環(huán)形的第一P+注入?yún)^(qū)，以及位于所述第一N阱內(nèi)的由內(nèi)到外或由外到內(nèi)相鄰排布的環(huán)形的第二N+注入?yún)^(qū)和環(huán)形的第二P+注入?yún)^(qū)，其中所述第一N+注入?yún)^(qū)和第一P+注入?yún)^(qū)作為所述可控硅整流器 的陰極，所述第二P+注入?yún)^(qū)作為所述可控硅整流器的陽極。進(jìn)一步，還包括位于所述第一N阱內(nèi)的環(huán)形的第三P+注入?yún)^(qū)，所述第三P+注入?yún)^(qū)和所述第二P+注入?yún)^(qū)作為所述可控硅整流器的陽極。

在一個示例中，如圖2所示，位于外側(cè)的第一P+注入?yún)^(qū)211和第一N+注入?yún)^(qū)221，以及第二P+注入?yún)^(qū)212、第二N+注入?yún)^(qū)222和第三P+注入?yún)^(qū)213作為一可控硅整流器的組成部分，其均為方環(huán)形，第一P+注入?yún)^(qū)211和第一N+注入?yún)^(qū)221由外到內(nèi)依次排布位于最外側(cè)，其均位于所述P型半導(dǎo)體襯底內(nèi)的環(huán)形的第一P阱(未示出)內(nèi)，第二P+注入?yún)^(qū)212、第二N+注入?yún)^(qū)222和第三P+注入?yún)^(qū)213由外到內(nèi)依次排布位于第一N+注入?yún)^(qū)221的內(nèi)側(cè)，且與第一N+注入?yún)^(qū)221間隔，其均位于所述P型半導(dǎo)體襯底內(nèi)的環(huán)形的第一N阱(未示出)內(nèi)。

本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件包括一二極管串，位于所述環(huán)形的可控硅整流器以內(nèi)區(qū)域的所述P型半導(dǎo)體襯底上，與所述可控硅整流器彼此間隔，該二極管串包含若干個環(huán)形的二極管，其中位于外側(cè)的環(huán)形的二極管包圍其內(nèi)側(cè)的環(huán)形的二極管并互相間隔，且所述環(huán)形的二極管從外到內(nèi)寬度逐漸減小。該二極管串用作可控硅整流器的輔助觸發(fā)電路，該二極管串包含的二極管的數(shù)量可以為1個、2個、3個、4個、5個、6個等，在此不作具體限制，可根據(jù)實際的器件需求選擇合適的數(shù)量。

示例性地，二極管串中的每個所述環(huán)形的二極管至少包括：位于所述P型半導(dǎo)體襯底內(nèi)的環(huán)形的第二N阱；位于所述第二N阱內(nèi)的由內(nèi)到外或由外到內(nèi)依次排布的環(huán)形的第三N+注入?yún)^(qū)、環(huán)形的所述第四P+注入?yún)^(qū)和環(huán)形的第四N+注入?yún)^(qū)。

在一個示例中，如圖2所示，環(huán)形的可控硅整流器為方環(huán)形，每個環(huán)形的二極管的第三N+注入?yún)^(qū)223為矩形環(huán)，該矩形環(huán)的一個邊與方環(huán)形的可控硅整流器的一個邊平行，第四N+注入?yún)^(qū)224的形狀為所述第三N+注入?yún)^(qū)223旋轉(zhuǎn)90°后所獲得的矩形環(huán)，所述第三N+注入?yún)^(qū)223的兩個邊和所述第四N+注入?yún)^(qū)224的兩個邊垂直相交，所述第四P+注入?yún)^(qū)214為由四個方條組成的不相連的方環(huán)，每個所述方條分別位于所述第三N+注入?yún)^(qū)223和所述第四N+注入?yún)^(qū)224 相交的區(qū)域內(nèi)，該相交的區(qū)域位于垂直相交的所述第三N+注入?yún)^(qū)223的兩個邊和所述第四N+注入?yún)^(qū)224的兩個邊的外側(cè)。

進(jìn)一步地，位于可控硅整流器所包圍區(qū)域的中心的二極管的N+注入?yún)^(qū)或P+注入?yún)^(qū)為實心形狀。所述實心形狀為方形。如圖2所示，N+注入?yún)^(qū)225為方形。上述形狀僅是示例性地，還可以為任何其他適宜的形狀，如圓形，橢圓形或多邊形等。位于中心的該二極管其包括形成于P型半導(dǎo)體襯底內(nèi)的中心區(qū)域的N阱(未示出)，該N阱也可以為實心形狀，如方形、圓形、橢圓形或多邊形等。

進(jìn)一步地，本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件其所述可控硅整流器和所述環(huán)形的二極管的形狀可以為方環(huán)形、圓環(huán)形或橢圓環(huán)型等。

進(jìn)一步地，在前述本發(fā)明實施例涉及的半導(dǎo)體器件中的N+注入?yún)^(qū)和P+注入?yún)^(qū)與其相鄰的N+注入?yún)^(qū)和P+注入?yún)^(qū)之間還可設(shè)置有隔離結(jié)構(gòu)。該隔離結(jié)構(gòu)可以為淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)等。

將本發(fā)明的半導(dǎo)體器件置于28nm節(jié)點CMOS技術(shù)下，并通過TLP測試進(jìn)行驗證，與現(xiàn)有技術(shù)的普通的具有相同二極管數(shù)量的DTSCR器件(如圖1所示)的TLP測試數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，如圖3所示，本發(fā)明實施例中的環(huán)形的半導(dǎo)體器件，也即環(huán)形二極管輔助激發(fā)SCR器件在具有與現(xiàn)有技術(shù)相同的二極管的前提下，可實現(xiàn)同樣高甚至更高的觸發(fā)電壓，同時其消耗的襯底面積明顯的減小。

綜上所述，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件為一種改進(jìn)了的環(huán)形二極管輔助激發(fā)SCR器件，其具有高的觸發(fā)電壓以及相對較小的襯底面積消耗，因此該半導(dǎo)體器件可實現(xiàn)優(yōu)異的ESD保護(hù)性能。

實施例二

本發(fā)明還提供一種電子裝置，該電子裝置包括實施例一中所述的半導(dǎo)體器件以及與所述半導(dǎo)體器件相連接的電子組件。

由于包括的半導(dǎo)體器件具有高的觸發(fā)電壓以及相對較小的襯底面積消耗，該電子裝置同樣具有上述優(yōu)點。

該電子裝置，可以是手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、上網(wǎng)本、游戲機(jī)、電視機(jī)、VCD、DVD、導(dǎo)航儀、照相機(jī)、攝像機(jī)、錄音筆、MP3、MP4、PSP等任何電子產(chǎn)品或設(shè)備，也可以是具有上述半導(dǎo)體 器件的中間產(chǎn)品，例如：具有該集成電路的手機(jī)主板等。

本發(fā)明已經(jīng)通過上述實施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。