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靜電防護電路及其可控硅整流器的制造方法_2

文檔序號:10464143閱讀:來源:國知局
r>[0035] 第一類型滲雜區(qū)405和第二類型滲雜區(qū)406均位于第一類型阱區(qū)403的表面。第一 類型滲雜區(qū)405可包括第一滲雜區(qū)405a、第二滲雜區(qū)40加、第S滲雜區(qū)405c和第四滲雜區(qū) 405d。第一滲雜區(qū)405a和第二滲雜區(qū)40化位于第一類型阱區(qū)403的表面的兩側。第立滲雜區(qū) 405c和第四滲雜區(qū)405d分別與第二類型阱區(qū)404的頂部兩側相鄰。第二類型滲雜區(qū)406包括 第五滲雜區(qū)406a和第六滲雜區(qū)406b。第五滲雜區(qū)406a間隔地位于第一滲雜區(qū)405a和第=滲 雜區(qū)405c之間,第六滲雜區(qū)406b間隔地位于第二滲雜區(qū)40化和第四滲雜區(qū)405d之間。在本 實施例中,第一滲雜區(qū)405曰、第二滲雜區(qū)40化、第=滲雜區(qū)405c和第四滲雜區(qū)405d例如是P 滲雜區(qū),在圖中WP+表示。相對的,第五滲雜區(qū)406a和第六滲雜區(qū)406b例如是N滲雜區(qū),在圖 中W化表示。
[0036] 場氧化層(Field 0xide)407分別覆蓋第一滲雜區(qū)405a和第五滲雜區(qū)406a之間、第 五滲雜區(qū)406a和第S滲雜區(qū)405c之間,第四滲雜區(qū)405d和第六滲雜區(qū)40化之間、第六滲雜 區(qū)40化和第二滲雜區(qū)40化之間的第一類型阱區(qū)405的表面,W及覆蓋該第二類型阱區(qū)406的 表面。
[0037] 另外,第一滲雜區(qū)405a和第五滲雜區(qū)406a連接可控娃整流器400的陽極端Anode, 第六滲雜區(qū)40化和第四滲雜區(qū)40加連接可控娃整流器400陰極端化thode。當然,由于可控 娃整流器400的對稱性,相反的連接,第一滲雜區(qū)405a和第五滲雜區(qū)406a連接可控娃整流器 400的陰極端化thode,第六滲雜區(qū)406b和第四滲雜區(qū)40加連接可控娃整流器400的陽極端 Anode也是可行的。
[0038] 在本實施例中,襯底401選用的是P型襯底。相應地,深埋層402選用的是N型深埋層 (B化)。
[0039] 在本實施例中,利用了半導體中的穿通效應(Punch-throu曲)而在兩個第一類型 的子阱區(qū)403a、403b之間加入不同類型的第二類型阱區(qū)404。穿通效應是場效應晶體管的源 結與漏結的耗盡區(qū)相連通的一種現(xiàn)象。運種效應是在小尺寸場效應晶體管中有可能發(fā)生的 一種效應,因此也往往就是限制MOSFET尺寸縮小的一種重要的因素。運是化SI中很值得重 視的一個問題,當溝道一穿通,就使源-漏間的勢壘顯著降低,則從源往溝道即注入大量載 流子,并漂移通過源-漏間的空間電荷區(qū)、形成一股很大的電流。穿通效應是半導體領域中 通常不希望出現(xiàn)的效應,但是本實施例中引入了穿通效應,卻得到意料不到的技術效果,即 第二類型阱區(qū)404的橫向尺寸La與可控娃整流器400的觸發(fā)電壓和保持電壓關聯(lián),因此修改 La的大小可W實現(xiàn)保持電壓和觸發(fā)電壓的調節(jié)。
[0040] 圖5是圖4所示可控娃整流器的直流仿真結果。參考圖5所示,其可W作為一種理想 的高壓電路10端口的ESD防護器件,而且其保持電壓化和觸發(fā)電壓Vtl可W通過調節(jié)La來實 現(xiàn)。因此將本實施例的可控娃整流器稱為穿通型雙向可控娃整流器。此可控娃整流器的觸 發(fā)電壓均可W根據下式來調節(jié):
[0041]
[0042] 上式中,q為電子電荷,Na為寬度為La的區(qū)域內的阱滲雜濃度,Es為娃的介電常數。 并且,也可W通過調整La來實現(xiàn)可控娃整流器的保持電壓化的微調。
[0043] 圖6是圖4所示可控娃整流器的瞬態(tài)仿真結果,圖6中L = 3,結果顯示可控娃整流器 的保持電壓為Vh=IlV,觸發(fā)電壓為12V,完全滿足高壓電路的柵極ESD設計窗口,并且保證 了足夠低的觸發(fā)電壓Vtl。
[0044] 圖7是本實用新型另一實施例的可控娃整流器半導體結構的剖面圖。參考圖7所 示,本實施例中,第一類型阱區(qū)403例如是N阱,而第二類型阱區(qū)404例如是P阱。第一滲雜區(qū) 405曰、第二滲雜區(qū)40化、第S滲雜區(qū)405c和第四滲雜區(qū)405d例如是閑參雜區(qū),在圖中WN+表 示。相對的,第五滲雜區(qū)406a和第六滲雜區(qū)406b例如是P滲雜區(qū),在圖中WP+表示。本實施例 中深埋層402不再需要,因為深埋層的一個重要功能是隔離,此時由于第一類型阱區(qū)403換 成N阱,若在加上深埋層402,那么第一子阱區(qū)403a和第二子阱區(qū)403b將會短接到一起。
[0045] 圖8是本實用新型另一實施例的可控娃整流器半導體結構的剖面圖。參考圖8所 示,在本實施例中,襯底401選用的是N型襯底。相應地,深埋層402選用的是P型深埋層 (B化)。
[0046] 圖9是本實用新型一實施例的全忍片靜電防護電路的基本結構。參考圖9所示,靜 電防護電路900包括雙向可控娃整流器920,雙向可控娃整流器920連接在有正負電壓信號 的IO和-VDD之間。此處的雙向可控娃整流器920可采用前文描述的可控娃整流器400。另外, 運里在VDD和-VDD之間還采用了化wer-c lamp作為電源之間的防護。
[0047] 本實用新型的上述實施例能夠實現(xiàn)較低的觸發(fā)電壓(低于忍片的擊穿電壓BV) W 及足夠高的保持電壓(高于忍片的電源電壓W防止円鎖效應),并且觸發(fā)電壓Vtl和保持電 壓化均可調,并作為具有正負電壓信號IO的ESD防護。使得在普通BCD工藝下,可控娃整流器 也可W滿足忍片的ESD設計窗口,并且用于忍片的全忍片ESD防護。
[0048] 雖然本實用新型已W較佳實施例掲示如上,然其并非用W限定本實用新型,任何 本領域技術人員,在不脫離本實用新型的精神和范圍內,當可作些許的修改和完善,因此本 實用新型的保護范圍當W權利要求書所界定的為準。
【主權項】
1. 一種用于靜電防護的可控硅整流器,其特征在于包括: 襯底; 深埋層,位于該襯底之上; 第一類型阱區(qū),位于該深埋層之上,包括互相間隔的第一子阱區(qū)和第二子阱區(qū); 第二類型阱區(qū),位于該深埋層之上且介于該第一子阱區(qū)和該第二子阱區(qū)之間以將該第 一子阱區(qū)和該第二子阱區(qū)隔離,其中該第二類型阱區(qū)的橫向尺寸與該可控硅整流器的觸發(fā) 電壓和保持電壓關聯(lián); 第一類型摻雜區(qū),位于該第一類型阱區(qū)的表面,包括第一摻雜區(qū)、第二摻雜區(qū)、第三摻 雜區(qū)和第四摻雜區(qū),該第一摻雜區(qū)和該第二摻雜區(qū)位于該第一類型阱區(qū)的表面的兩側,該 第三摻雜區(qū)和該第四摻雜區(qū)分別與該第二類型阱區(qū)的頂部兩側相鄰; 第二類型摻雜區(qū),位于該第一類型阱區(qū)的表面,包括第五摻雜區(qū)和第六摻雜區(qū),該第五 摻雜區(qū)間隔地位于該第一摻雜區(qū)和該第三摻雜區(qū)之間,該第六摻雜區(qū)間隔地位于該第二摻 雜區(qū)和該第四摻雜區(qū)之間。2. 如權利要求1所述的可控硅整流器,其特征在于,還包括場氧化層,分別覆蓋該第一 摻雜區(qū)和該第五摻雜區(qū)之間、該第五摻雜區(qū)和該第三摻雜區(qū)之間,該第四摻雜區(qū)和該第六 摻雜區(qū)之間、該第六摻雜區(qū)和該第二摻雜區(qū)之間的第一類型阱區(qū)的表面,以及覆蓋該第二 類型阱區(qū)的表面。3. 如權利要求1所述的可控硅整流器,其特征在于,該第一摻雜區(qū)和該第五摻雜區(qū)連接 該可控硅整流器的陽極端和陰極端之一,該第六摻雜區(qū)和該第四摻雜區(qū)連接該可控硅整流 器的陽極端和陰極端之一。4. 如權利要求1所述的可控硅整流器,其特征在于,該第一類型阱區(qū)為P阱,該第二類型 阱區(qū)為N阱,第一類型摻雜區(qū)為P型摻雜區(qū),該第二類型摻雜區(qū)N型摻雜區(qū)。5. 如權利要求1所述的可控硅整流器,其特征在于,該第一類型阱區(qū)為N阱,該第二類型 阱區(qū)為P阱,第一類型摻雜區(qū)為N型摻雜區(qū),該第二類型摻雜區(qū)P型摻雜區(qū)。6. 如權利要求4所述的可控硅整流器,其特征在于,該襯底為P型襯底,該深埋層為N型 深埋層。7. 如權利要求5所述的可控硅整流器,其特征在于,該襯底為N型襯底,該深埋層為P型 深埋層。8. 如權利要求1所述的可控硅整流器,其特征在于,該第二類型阱區(qū)的橫向尺寸與該可 控硅整流器的觸發(fā)電壓滿足如下公式:其中q為電子電荷,Na為寬度為La的區(qū)域內的阱摻雜濃度,es為硅的介電常數。9. 一種靜電防護電路,其特征在于包括如權利要求1-8任一項所述的可控硅整流器,該 可控硅整流器連接在兩電壓端之間。10. 如權利要求9所述的靜電防護電路,其特征在于,還包括二極管,連接在輸入/輸出 端口與該電壓端之間。
【專利摘要】本實用新型涉及一種靜電防護電路及其可控硅整流器,該可控硅整流器包括襯底、深埋層、第一類型阱區(qū)、第二類型阱區(qū)、第一類型摻雜區(qū)和第二類型摻雜區(qū)。第一類型阱區(qū)包括互相間隔的第一子阱區(qū)和第二子阱區(qū)。第二類型阱區(qū)介于第一子阱區(qū)和第二子阱區(qū)之間以將二者隔離,其中第二類型阱區(qū)的橫向尺寸與可控硅整流器的觸發(fā)電壓和保持電壓關聯(lián)。第一類型摻雜區(qū)位于第一類型阱區(qū)的表面,包括第一至第四摻雜區(qū),第一和第二摻雜區(qū)位于該第一類型阱區(qū)的表面的兩側,第三和第四摻雜區(qū)分別與第二類型阱區(qū)的頂部兩側相鄰。第二類型摻雜區(qū)位于第一類型阱區(qū)的表面,包括第五和第六摻雜區(qū),第五摻雜區(qū)間隔地位于該第一和第三摻雜區(qū)之間,第六摻雜區(qū)間隔地位于第二和第四摻雜區(qū)之間。
【IPC分類】H01L27/02, H01L29/74
【公開號】CN205376532
【申請?zhí)枴緾N201521095906
【發(fā)明人】朱瑞, 陳曉峰, 李建峰
【申請人】大唐恩智浦半導體有限公司
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2015年12月24日
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