硅控整流器及其制造方法与流程

文档序号:20035921发布日期:2020-02-28 11:10阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种硅控整流器,其特征在于,包括:

半导体衬底(61);

生成于所述半导体衬底(61)中的第一n阱(41)、第二n阱(42)和p阱(51);所述第一n阱(41)、所述p阱(51)、所述第二n阱(42)依次相邻布置;

第一高浓度p型掺杂(21)、第一高浓度n型掺杂(31)位于所述第一n阱(41)上部;第二高浓度n型掺杂(32)、第二高浓度p型掺杂(22)位于所述第二n阱(42)上部;第三高浓度p型掺杂(23)位于所述p阱(51)上部;第一高浓度n型掺杂(31)位于第一高浓度p型掺杂(21)和p阱(51)之间;第二高浓度n型掺杂(32)位于第二高浓度p型掺杂(22)和p阱(51)之间;

第一高浓度n型掺杂(31)和第三高浓度p型掺杂(23)之间靠近第一高浓度n型掺杂(31)的第一n阱(41)的区域上方设有第一栅极(71);

第二高浓度n型掺杂(32)和第三高浓度p型掺杂(23)之间靠近第二高浓度n型掺杂(32)的第二n阱(42)的区域上方设有第二栅极(72);

所述第一高浓度p型掺杂(21)、和所述第一高浓度n型掺杂(31)、和所述第一栅极(71)连接构成第一器件极(81);

所述第二高浓度p型掺杂(22)、和所述第二高浓度n型掺杂(32)、和所述第二栅极(72)连接构成第二器件极(82)。

2.根据权利要求1所述的硅控整流器,其特征在于,

所述第三高浓度p型掺杂(23)位于所述p阱(51)上部的宽度全部;或,

所述第三高浓度p型掺杂(23)位于所述p阱(51)上部的宽度全部、所述第一n阱(41)与所述p阱(51)交界处上部、和所述p阱(51)与所述第二n阱(42)交界处上部。

3.根据权利要求1所述的硅控整流器,其特征在于,

第一高浓度p型掺杂(21)远离第三高浓度p型掺杂(23)侧设置第一浅沟槽隔离(11),第二高浓度p型掺杂(22)远离第三高浓度p型掺杂(23)侧设置第二浅沟槽隔离(12);

所述第一浅沟槽隔离(11)和所述第二浅沟槽隔离(12)关于所述p阱(51)的宽度方向对称轴线(511)对称分布;

所述第一浅沟槽隔离(11)的深度大于所述第一高浓度p型掺杂(21)或第一高浓度n型掺杂(31)的深度;

所述第二浅沟槽隔离(12)的深度大于所述第二高浓度p型掺杂(22)或第二高浓度n型掺杂(32)的深度。

4.根据权利要求1至3之一所述的硅控整流器,其特征在于,相对于所述p阱的宽度方向对称轴线(511),

第一n阱(41)和第二n阱(42)对称分布;

第一高浓度p型掺杂(21)和第二高浓度p型掺杂(22)对称分布;

第一高浓度n型掺杂(31)和第二高浓度n型掺杂(32)对称分布;

第三高浓度p型掺杂(23)自身对称分布;

第一栅极(71)和第二栅极(72)对称分布;

距所述p阱的宽度方向对称轴线(511)由中心向外部依次分布有第三高浓度p型掺杂(23),第一高浓度n型掺杂(31)和第二高浓度n型掺杂(32),第一高浓度p型掺杂(21)和第二高浓度p型掺杂(22);

所述半导体衬底(61)为p型衬底;

所述栅极(70)为n型栅极。

5.根据权利要求1至3之一所述的硅控整流器,其特征在于,

第一高浓度p型掺杂(21)和第一高浓度n型掺杂(31)之间间距等于第二高浓度n型掺杂(32)和第二高浓度p型掺杂(22)之间间距,为第一设定间距;

第一高浓度n型掺杂(31)和第三高浓度p型掺杂(23)之间间距等于第二高浓度n型掺杂(32)和第三高浓度p型掺杂(23)之间间距,为第二设定间距;

第一栅极(71)的一侧与第一高浓度n型掺杂(31)的一侧对齐,第二栅极(72)的一侧与第二高浓度n型掺杂(32)的一侧对齐;

第一栅极(71)和第三高浓度p型掺杂(23)之间间距等于第二栅极(72)和第三高浓度p型掺杂(23)之间间距,为第三设定间距;

第一高浓度n型掺杂(31)的宽度等于第二高浓度n型掺杂(32)宽度,为第一设定宽度;

p阱(51)的宽度,为第二设定宽度。

6.根据权利要求5所述的硅控整流器,其特征在于,

所述第一设定间距为0~5μm;

所述第二设定间距为0.7~12μm;

所述第三设定间距为0.2~10μm;

所述第一设定宽度为0.1~10μm;

所述第二设定宽度为0.5~10μm。

7.根据权利要求1-6之一所述的硅控整流器,其特征在于,所述硅控整流器(91)多级串联后用于高压防静电保护电路(90),

所述第一器件极连接高压输入输出端(92),所述第二器件极接地(93);

所述高压输入输出端(92)为正高压或负高压。

8.一种硅控整流器的制造方法,其特征在于,包括:

提供半导体衬底(61);

在所述半导体衬底中形成第一n阱(41)、和第二n阱(42),以及p阱(51),所述第一n阱(41)、所述p阱(51)、所述第二n阱(42)依次相邻;

在所述p阱(51)、及所述p阱(51)邻接所述第一n阱(41)、和第二n阱(42)处形成横跨所述p阱(51)与第一n阱(41)、和第二n阱(42)的第三高浓度p型掺杂(23),

在所述第一n阱(41)、和第二n阱(42)中分别形成第一高浓度p型掺杂(21)、和第二高浓度p型掺杂(22);

在所述第一n阱(41)、和第二n阱(42)中分别形成第一高浓度n型掺杂(31)、和第二高浓度n型掺杂(32);

第一高浓度n型掺杂(31)位于第一高浓度p型掺杂(21)和p阱(51)之间;第二高浓度n型掺杂(32)位于第二高浓度p型掺杂(22)和p阱(51)之间;

在所述第一n阱(41)、和第二n阱(42)上方分别形成第一栅极(71)、和第二栅极(72);

连接所述第一高浓度p型掺杂(21)、所述第一高浓度n型掺杂(31)和所述第一栅极(71),形成第一器件极(81),

连接所述第二高浓度n型掺杂(32)、所述第二高浓度p型掺杂(22)和所述第二栅极(72),形成第二器件极(82)。

9.根据权利要求8所述硅控整流器的制造方法,其特征在于,还包括:

在所述第一高浓度p型掺杂(21)或所述第一高浓度n型掺杂(31)合围的整体区域远离所述p阱(51)侧,形成第一浅沟槽隔离(11),

在所述第二高浓度p型掺杂(22)或所述第二高浓度n型掺杂(32)合围的整体区域远离所述p阱(51)侧,形成第二浅沟槽隔离(12)。

10.根据权利要求9所述硅控整流器的制造方法,其特征在于,

所述半导体衬底(61)为轻掺杂p型硅晶圆片;

所述第一n阱(41)和第二n阱(42)采用n阱掩膜同时生成,所述p阱(51)采用p阱掩膜生成;

所述第三高浓度p型掺杂(23)、第一高浓度p型掺杂(21)、和第二高浓度p型掺杂(22)采用高浓度p型掺杂区掩膜同时生成,

所述第一高浓度n型掺杂(31)、和第二高浓度n型掺杂(32)采用高浓度n型掺杂区掩膜同时生成;

所述第一浅沟槽隔离(11)、和第二浅沟槽隔离(12)采用氮化硅硬掩膜淀积、图形化、刻蚀硅后形成槽,并在槽中填充淀积氧化物;

所述第一栅极(71)、和第二栅极(72)制造方法为,先生成多晶硅层,在采用栅极掩膜版刻蚀去除栅极区域以外的多晶硅层;

所述高浓度n型掺杂(30)的浓度范围为1e14cm-2~1e16cm-2

所述高浓度p型掺杂(20)的浓度范围为1e14cm-2~1e16cm-2

在所述p阱掩膜上控制p阱的宽度,为第二设定宽度;

在所述高浓度p型掺杂区掩膜和高浓度n型掺杂区掩膜上控制:

第一高浓度p型掺杂(21)和第一高浓度n型掺杂(31)之间间距等于第二高浓度n型掺杂(32)和第二高浓度p型(22)之间间距,为第一设定间距;

第一高浓度n型掺杂(31)和第三高浓度p型掺杂(23)之间间距等于第二高浓度n型掺杂(32)和第三高浓度p型(23)之间间距,为第二设定间距;

第一高浓度n型掺杂(31)的宽度等于第二高浓度n型掺杂(32)宽度,为第一设定宽度;

在所述栅极掩膜版上控制:

第一栅极(71)和第三高浓度p型掺杂(23)之间间距等于第二栅极(72)和第三高浓度p型掺杂(23)之间间距,为第三设定间距;

控制相关参数:

所述第一设定间距为0~5μm;

所述第二设定间距为0.7~12μm;

所述第三设定间距为0.2~10μm;

所述第一设定宽度为0.1~10μm;

所述第二设定宽度为0.5~10μm。

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