低漏双向夹钳和形成其的方法技术

提供低漏双向夹钳和形成它们的方法。在某些配置中，双向夹钳包括第一p阱区、第二p阱区以及位于第一和第二p阱区之间的n阱区。双向夹钳还包括n阱区上的两个或多个氧化物区域，和一个或多个n型有源(N+)虚设阻断电流区域定位在所述氧化区之间。所述一个或多个N+虚设漏电流阻挡区域沿n阱区和氧化区之间的接口中断从所述第一P型阱区到第二p型阱区的电路径。因此，即使当由于扩展的高电压(例如，>60V)和/或高温操作(例如，>125℃)电荷累积在界面，N+虚设漏电流阻挡区域抑制电荷俘获引起的漏电流。

【技术实现步骤摘要】
背景
本专利技术的实施例涉及电子系统，更具体地说涉及集成电路(IC)的双向夹钳。
技术介绍
某些电子系统可以暴露于瞬态电学事件时，或者具有快速变化电压和高功率的相对短持续时间的电信号。瞬态电学事件可以包括例如静电放电(ESD)事件和/或电磁干扰(EMI)事件。由于在IC的相对小的区域上的过电压条件和/或高水平功耗，瞬态电学事件会损坏电子系统内的集成电路(IC)。高功率消耗可以增加集成电路的温度，并可导致许多问题，诸如栅极氧化物击穿、接线损坏、金属损害和表面电荷积累。此外，瞬态电学事件可诱导闩锁(换句话说，低阻抗通路的无意建立)，从而破坏IC的运作，并可导致IC的永久损坏。因此，有必要提供避免该瞬态电学事件的IC，诸如在IC上电和断电条件下。
技术实现思路
在一方面，提供高压接口的双向夹钳。双向夹钳包括：半导体衬底，在半导体衬底中的第一导电类型的第一阱区，在半导体衬底中的第一导电类型的第二阱区，在半导体衬底中与第一导电类型相反的第二导电类型的第三阱区。所述第三阱区的至少一部分位于第一阱区和第二阱区之间。双向夹钳还包括第三阱区上的多个氧化区，以及多个氧化区和第三阱区在多个氧化物半导体界面相遇。双向夹钳进一步包括在第三阱区中的第二导电类型的抗反转环结构。通过沿所述多个氧化物半导体界面中断从第一阱区到第二阱区的电路径，抗反转环结构被配置成抑制电荷捕获诱导的漏电流。在另一个方面，提供一种集成电路。该集成电路包括半导体衬底、输入端口和双向夹钳，所述双向夹钳包括电连接到所述输入端口的第一端子和电连接到电源低电压的第二端子。双向夹钳包括在半导体衬底中的第一导电类型的第一阱区，在半导体衬底中的第一导电类型的第二阱区，和在半导体衬底中与第一导电类型相反的第二导电类型的第三阱区。所述第三阱区的至少一部分位于第一阱区和第二阱区之间。双向夹钳还包括在第三阱区中的多个氧化区，以及多个氧化区和第三阱区在多个氧化物半导体界面相遇。双向夹钳进一步包括在所述第三阱区中的第二导电类型的抗反转环结构。通过沿所述多个氧化物半导体界面中断从第一阱区到第二阱区的电路径，抗反转环结构被配置成抑制电荷捕获诱导的漏电流。在另一个方面，提供了一种制造双向夹钳的方法。该方法包括：在半导体衬底上形成第一导电类型的第一阱区，在所述半导体衬底中形成第一导电类型的第二阱区，并在半导体衬底中形成与第一导电类型相反的第二导电类型的第三阱区。所述第三阱区的至少一部分位于第一阱区和第二阱区之间。该方法进一步包括：在第三阱区形成所述第二导电类型的抗反转环结构，并在第三阱区形成多个氧化区。多个氧化区和第三阱区在多个氧化物半导体界面相遇。通过沿所述多个氧化物半导体界面中断从第一阱区到第二阱区的电路径，抗反转环结构抑制电荷捕获诱导的漏电流。附图说明图1是高电压输入界面和传感器系统的一个示例的示意图。图2A是根据一个实施例的低泄漏双向夹钳的俯视平面图。图2B是沿着图2A的2B-2B截取的图2A的低泄漏双向夹钳的带注解的横截面。图2C是在图2A的区域2C中图2A的低泄漏双向夹钳的放大平面图。图3A是根据另一实施例的低泄漏双向夹钳的横截面。图3B是图3A的低泄漏双向夹钳的一部分的平面图。图4A是根据另一实施例的低泄漏双向夹钳的横截面。图4B是根据另一实施例的低泄漏双向夹钳的横截面。图5A示出对于省略抗反转N+环结构的双向夹钳的一个例子，DC电流对DC电压的曲线图。图5B示出对于省略抗反转N+环结构的双向夹钳的一个例子，漏电流的寿命试验的曲线图。图6示出双向夹钳的两个例子，传输线路脉冲(TLP)实验室数据的曲线图。具体实施方式实施例的以下详细描述提出了本专利技术的具体实施例的各种描述。然而，本专利技术可以以许多不同方式定义和涵盖，由权利要求书体现。在此描述中，参考附图，其中类似的参考数字表示相同或功能相似的元件。诸如上述、以下、如本文所用的术语指定图中所示和应该相应地解释的设备。还应该理解：因为在半导体设备(诸如，晶体管)内的区域由掺杂半导体材料的不同部分具有不同杂质或不同的杂质浓度进行限定，不同区域之间的离散物理边界实际上可没有存在于完成的设备中，而是区域可以从一个过渡到另一个。如图所示的一些界限具有该类型，并示出为突然的结构，仅仅为了协助读者。在下面描述的实施例中，p型区可以包括p型半导体材料(诸如，硼)作为掺杂剂。另外，n型区可以包括n型半导体材料(诸如，磷)作为掺杂剂。所属领域的技术人员将了解在下面描述的区域中不同浓度的掺杂剂。为了帮助确保电子系统可靠，制造商可以在定义应力的条件下测试电子系统，它可以通过各种组织的标准机会描述，诸如联合电子器件工程联合会(JEDEC)、国际电工委员会(IEC)、汽车工程协会(AEC)和国际标准化组织(ISO)。该标准可以覆盖宽许多瞬态电学事件，包括静电放电(ESD)事件和/或电磁干扰(EMI)事件。为了满足这样的标准，一种集成电路可以包括保护设备。低漏双向夹钳的概述电子接口(诸如，精密混合信号集成电路(IC)的接口)可以包括暴露于苛刻的操作条件的电路。例如，该IC的双向夹钳可以在高电压(例如，在±60伏或更高夹紧的端子间电压)和/或高温(例如，在约125℃至约200℃的范围的温度)下相对长的持续时间操作。恶劣工作条件可随着时间的推移改变或修改接口电路的性能。特别是，专利技术人观察到：当在高电压和/或高温条件下操作时，站立或漏电流中的向上改变可以随时间发生在双向夹钳中。站立泄漏的改变可通过在氧化物区(诸如浅沟槽隔离(STI)区域)和氧化物区域下方的半导体区域之间的界面的电荷积累来诱导。累积电荷可生成邻近氧化物/半导体边界的反转层，它可以作为夹钳的终端之间的漏电流路径操作。在本文的某些配置中，提供用于精密混合信号集成电路的双向夹钳。双向夹钳包括第一p阱区、第二p阱区以及位于第一和第二p阱区之间的n阱区。所述第一P阱区、n阱区以及第二p阱区操作作为双向夹钳的PNP双向双极晶体管。双向夹钳还包括n阱区上的两个或更多氧化物区域，和一个或多个n型有源(N+)虚设阻断电流区域被定位在所述氧化区之间。N+虚设漏电流阻挡区域沿n阱区和氧化区之间的氧化物半导体界面中断从所述第一P型阱区到第二p型阱区的电路径。因此，即使当电荷聚集在氧化物半导体界面，和反转层由于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高电压接口的双向夹钳，所述双向夹钳包括：半导体衬底；在半导体衬底上的第一导电类型的第一阱区；在半导体衬底中的第一导电类型的第二阱区；在半导体衬底中与第一导电类型相反的第二导电类型的第三阱区，其中该第三阱区中的至少一部分位于第一阱区和第二阱区之间；在第三阱区上的多个氧化区，其中，所述多个氧化区和第三阱区在多个氧化物半导体界面相遇；和在第三阱区中第二导电类型的抗反转环结构，其中所述抗反转环结构被偏置成通过沿所述多个氧化物半导体界面中断从第一阱区到第二阱区的电路径，而抑制电荷捕获诱导的漏电流。

【技术特征摘要】
2015.01.12 US 14/594,3941.一种用于高电压接口的双向夹钳，所述双向夹钳包括：
半导体衬底；
在半导体衬底上的第一导电类型的第一阱区；
在半导体衬底中的第一导电类型的第二阱区；
在半导体衬底中与第一导电类型相反的第二导电类型的第三阱区，其
中该第三阱区中的至少一部分位于第一阱区和第二阱区之间；
在第三阱区上的多个氧化区，其中，所述多个氧化区和第三阱区在多
个氧化物半导体界面相遇；和
在第三阱区中第二导电类型的抗反转环结构，其中所述抗反转环结构
被偏置成通过沿所述多个氧化物半导体界面中断从第一阱区到第二阱区
的电路径，而抑制电荷捕获诱导的漏电流。
2.如权利要求1所述的双向夹钳，其中，所述抗反转环结构包括第二
导电类型的第一有源环，其中该第一有源环包围第一阱区的周界。
3.如权利要求2所述的双向夹钳，其中，所述抗反转环结构包括第二
导电类型的第二有源环，其中该第二有源环包围第二阱区的周界。
4.如权利要求1所述的双向夹钳，其中，所述抗反转环结构包括第二
导电类型的有源环，其中所述有源环位于第一阱区和第二阱区之间。
5.如权利要求4所述的双向夹钳，
其中，所述第一阱区在上侧和下侧之间的第一方向延伸，
其中，所述第二阱区在上侧和下侧之间的第一方向延伸，
其中，第三有源环在第一方向伸长和延伸超出所述第一和第二阱区的
上侧和超出第一和第二阱区的下侧。
6.如权利要求1所述的双向夹钳，其中，所述防反转环结构是电浮动
的。
7.如权利要求1所述的双向夹钳，
其中，所述第一阱区在上侧和下侧之间的第一方向延伸，
其中，第一导电类型的第二阱区在上侧和下侧之间的第一方向延伸，
其中，所述抗反转环结构包括所述第二导电类型的第一漏电流阻挡有
源区域，其中该第一泄漏电流阻挡有源区被在第一方向拉长和延伸超出所
述第一和第二阱区的上侧和超出第一和第二阱区的下侧。
8.如权利要求7所述的双向夹钳，进一步包括在第一泄漏电流阻断有
源区下方的第三阱区中的第二导电类型的第一浅阱，所述，其中所述第一
浅阱提高邻近半导体衬底的表面的第二导电型的载流子浓度。
9.如权利要求7所述的双向夹钳，其中所述抗反转环结构还包括第二
导电类型的第二泄漏电流阻挡有源区，其中该第二泄漏电流阻挡有源区被
拉长在第一方向和延伸超出第一和第二阱区的上侧和超出第一和第二阱
区的下侧，其中，所述第二泄漏电流阻挡有源区和第一漏电流阻挡有源区
被定位在第一阱区的相对侧。
10.如权利要求9所述的双向夹钳，其中，所述抗反转环结构还包括第
二导电类型的第三漏电流阻挡有源区，其中该第三漏电流阻挡有源区被拉
长在第一方向和延伸超出第一和第二阱区的上侧和超出第一和第二阱区
的下侧，其中第三漏电流阻挡有源区位于邻近于所述第一泄漏电流阻挡有
源区中的第一和第二阱区之间。
11.如权利要求10所述的双向夹钳，其中，所述抗反转环结构还包括
第二导电类型的第四漏电流阻挡有源区和第二导电类型的第五漏电流阻
挡有源区，
其中，第四漏电流阻挡有源区邻接所述第一阱区的上侧，并且在基本
上垂直于第一方向的第二方向延伸，其中所述第四漏电流阻挡有源区交叉
第一泄漏电流阻挡有源区，所述第二泄漏电流阻挡有源区和所述第三漏电
流阻挡有源区，
其中，所述第五漏电流阻挡有源区邻接所述第一阱区的下侧，并在第
二方向延...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·赵，J·A·塞尔瑟多，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US