半导体器件制造技术

本发明专利技术涉及一种半导体器件。在半导体器件中的静电保护电路包括在平行于半导体衬底的第一方向上延伸的第一第一导电类型阱、在一端耦合到第一第一导电类型阱的长边的情况下在平行于半导体衬底并且垂直于第一方向的第二方向上延伸的第二第一导电类型阱、和在第一第一导电类型阱和第二第一导电类型阱周围形成的第二导电类型阱。它也包括在第二第一导电类型阱的表面上在第二方向上延伸的第一高浓度第二导电类型区，和在第二导电类型阱的表面上在面对第一高浓度第二导电类型区的同时在第二方向上延伸的第一高浓度第一导电类型区。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件相关申请的交叉引用通过引用将于2012年3月2日提交的日本专利申请No.2012-046825，包括说明书、附图和摘要以其整体合并于此。
技术介绍
本专利技术涉及一种半导体器件，并且更具体地涉及具有静电保护电路的半导体器件。随着CMOS（互补金属氧化物半导体）工艺的发展，半导体集成电路的构成元件已经变得对静电放电（ESD）更脆弱，并且怎样设计静电保护电路已经变得更重要。晶闸管元件（SCR：可控硅整流器）提供了每单位面积的高ESD保护性能并且是是已知有效的ESD保护元件。然而，为了晶闸管元件证明其性能潜力，小心地设计晶闸管元件布局是很重要的。作为示例，日本专利No.4312696描述了具有晶闸管元件作为静电保护电路的半导体器件的布局。在日本专利No.4312696中描述的静电保护电路中，作为晶闸管元件阳极的两个高浓度p型区被设置在一个n型阱中（在下文中将晶闸管元件阳极称为“SCR阳极”）。在两个SCR阳极之间设置高浓度n型区作为用于与触发器元件连接的触发器TAP。另外，作为晶闸管元件阴极的高浓度n型区被设置在面对两个SCR阳极的p型阱的表面上（在下文中将晶闸管元件阴极称为“SCR阴极”）。
技术实现思路
本专利技术人已经进行了如下分析。图7是示出了在日本专利No.4312696中描述的静电保护电路的布局的平面图。参照图7，静电保护电路包括n型阱NW11、和位于它两侧的p型阱PW10和PW12。在n型阱NW11的表面上形成高浓度p型区PP11a和PP11b。同样地，在两个SCR阳极之间，形成高浓度n型区NP11作为用于与触发器元件连接的触发器分接（触发器TAP）。此外，在p型阱PW10的表面上以面对SCR阳极（高浓度p型区PP11a）的方式形成高浓度n型区NP10作为SCR阴极。同样地，在p型阱PW12的表面上以面对SCR阳极（高浓度p型区PP11b）的方式形成高浓度n型区NP12作为SCR阴极。在图7示出的静电保护电路中，当高于给定水平的电压被应用于触发器元件（未示出）时，如由虚线箭头所指示地，触发器电流Itrig从SCR阳极通过触发器TAP流至触发器元件（未示出）。然后激活晶闸管元件使得SCR电流ISCR从SCR阳极流至SCR阴极，如由实线箭头所指示地。为了增加ESD击穿电压，必须增加晶闸管元件有效宽度（W）。这里，“晶闸管元件的有效宽度”指SCR阳极和SCR阴极对的相对边长度的和。在图7示出的静电保护电路中，存在两对SCR阳极和SCR阴极。因此，当SCR阳极和SCR阴极的相对边的长度被表示为L时，晶闸管元件的有效宽度表示为2L（W=2L）。根据在日本专利4312696中描述的半导体集成器件，很难使得在静电保护电路布局中的长边尺寸（图7中竖直尺寸）不大于指定值（例如，大约30μm）。具体地，由于晶闸管元件布局的长宽比的自由度低，所以布局的长边可能是大的，导致布局面积增加。而且，根据在日本专利4312696中描述的半导体集成器件，因为触发器TAP位于中心，所以能够提供至多两个包括SCR阳极和SCR阴极对的晶闸管元件。因此，要处理的问题是，增加静电保护电路的布局设计的自由度，而不使在具有晶闸管元件作为静电保护电路的半导体器件中的晶闸管元件特征劣化。本专利技术的上述的和进一步的目的和新特征将通过在本说明书和附图中的以下详细描述而更完全地显露。根据本专利技术的一个方面，半导体器件具有带有晶闸管结构的静电保护电路，该晶闸管结构包括高浓度p型区、n型阱、p型阱、和高浓度n型区，其中n型阱具有在第一方向上延伸的第一部分和在一端耦合到第一部分的情况下在第二方向上延伸的第二部分，并且在n型阱的第二部分的表面上形成高浓度p型区作为SCR阳极，并且在p型阱的表面上以面对高浓度p型区的方式形成高浓度n型区作为SCR阴极。根据本专利技术的上述的方面，可以增加在静电保护电路的布局设计中的自由度，而不使晶闸管元件特征劣化。附图说明图1是示出了在根据本专利技术的第一实施例的半导体器件中的静电保护电路的布局的平面图；图2是示出了在根据第一实施例的半导体器件中的静电保护电路的结构的截面图；图3是示出了在根据第一实施例的半导体器件中的静电保护电路的等效电路的电路图；图4是示出了在根据本专利技术的第二实施例的半导体器件中的静电保护电路的布局的平面图；图5是示出了在根据本专利技术的第三实施例的半导体器件中的静电保护电路的布局的平面图；图6是示出了在根据本专利技术的第四实施例的半导体器件中的静电保护电路的布局的平面图；以及图7是示出了在日本专利No.4312696中描述的半导体器件中的静电保护电路的布局的平面图。具体实施方式首先，以下将概述本专利技术的实施例。附图中的附图标记只是帮助理解本专利技术的示例并且不意图将本专利技术限于附图中示出的内容。图1是示出了在半导体器件中包括的静电保护电路布局的示例的平面图。参照图1，静电保护电路具有晶闸管结构，其包括高浓度p型区、n型阱、p型阱、和高浓度n型阱。包括n型阱NW1和NW2a至NW2c的n型阱组成类似梳子的形状并且分别地在n型阱NW2a至NW2c的表面上形成作为SCR阳极的高浓度p型区PP1a至PP1c。另外，在p型阱PW的表面上，在SCR阳极的两侧形成作为SCR阴极的高浓度n型区NP1a至NP1d。这里，在n型阱NW1的表面上可以形成作为触发器TAP的高浓度n型区NP2。同样地，在p型阱PW的表面上可以形成作为触发器TAP的高浓度p型区PP2（图4）。如图1所示，作为晶闸管元件PNP基极的n型阱组成类似梳子的形状，并且在n型阱的表面上形成作为SCR阳极的多个高浓度p型区。作为触发器TAP，高浓度n型区在类似梳子的n型阱的表面上在垂直于SCR阳极的长边的方向上延伸。根据该布局，可以自由地调整SCR阳极的数量和SCR阴极的数量而不使晶闸管元件的性能劣化，从而增加布局形状的长宽比的自由度。另外，该静电保护电路的布局面积可以小于日本专利No.4312696中描述的静电保护电路的布局面积。参照图1，半导体器件中的静电保护电路包括：第一第一导电类型阱（n型阱NW1），其在平行于半导体衬底的第一方向（图1中的水平方向）上延伸；第二第一导电类型阱（n型阱NW2a），其在一端耦合到第一第一导电类型阱（n型阱NW1）的长边的情况下，在平行于半导体衬底并且垂直于第一方向的第二方向（图1中的竖直方向）上延伸；第二导电类型阱（p型阱PW），其在第一第一导电类型阱（n型阱NW1）和第二第一导电类型阱（n型阱NW2a）周围形成；第一高浓度第二导电类型区（高浓度p型区PP1a），其在第二第一导电类型阱（n型阱NW2a）的表面上在第二方向（图1中的竖直方向）上延伸；和第一高浓度第一导电类型区（高浓度n型区NP1a），其在第二导电类型阱（p型阱PW）的表面上在面对第一高浓度第二导电类型区（高浓度p型区PP1a）的同时在第二方向（图1中的竖直方向）上延伸。参照图1，优选地静电保护电路应该具有作为第一触发器分接区的第二高浓度第一导电类型区（高浓度n型区NP2），其在第一第一导电类型阱（n型阱NW1）的表面上在第一方向（图1中的水平方向）上延伸。静电保护电路可以具有多个第二第一导电类型阱、第一高浓度第二导电类型区、和第一高浓度第一导电类型区。参照图1，形成多个n型阱NW本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，所述半导体器件包括静电保护电路，所述静电保护电路包括：第一第一导电类型阱，所述第一第一导电类型阱在平行于半导体衬底的第一方向上延伸；第二第一导电类型阱，所述第二第一导电类型阱在一端耦合到所述第一第一导电类型阱的长边的情况下，在平行于所述半导体衬底并且垂直于所述第一方向的第二方向上延伸；第二导电类型阱，所述第二导电类型阱形成在所述第一第一导电类型阱和所述第二第一导电类型阱周围；第一高浓度第二导电类型区，所述第一高浓度第二导电类型区在所述第二第一导电类型阱的表面上在所述第二方向上延伸；以及第一高浓度第一导电类型区，所述第一高浓度第一导电类型区在面对所述第一高浓度第二导电类型区的同时，在所述第二导电类型阱的表面上在所述第二方向上延伸。

【技术特征摘要】
2012.03.02 JP 2012-0468251.一种半导体器件，所述半导体器件包括静电保护电路，所述静电保护电路包括：第一第一导电类型阱，所述第一第一导电类型阱在平行于半导体衬底的第一方向上延伸；第二第一导电类型阱，所述第二第一导电类型阱在一端耦合到所述第一第一导电类型阱的长边的情况下，在平行于所述半导体衬底并且垂直于所述第一方向的第二方向上延伸；第二导电类型阱，所述第二导电类型阱形成在所述第一第一导电类型阱和所述第二第一导电类型阱周围；第一高浓度第二导电类型区，所述第一高浓度第二导电类型区在所述第二第一导电类型阱的表面上在所述第二方向上延伸；以及第一高浓度第一导电类型区，所述第一高浓度第一导电类型区在面对所述第一高浓度第二导电类型区的同时，在所述第二导电类型阱的表面上在所述第二方向上延伸，其中所述静电保护电路具有多个所述第二第一导电类型阱、多个所述第一高浓度第二导电类型区、和多个所述第一高浓度第一导电类型区。2.根据权利要求1所述的半导体器件，所述静电保护电路进一步包括：第二高浓度第一导电类型区，所述第二高浓度第一导电类型区在所述第一第一导电类型阱的表面上在所述第一方向上延伸作为第一触发器分接区。3.根据权利要求1所述的半导体器件，所述静电保护电路进一步包括：第二高浓度第二导电类型区，所述第二高浓度第二导电类型区以面对所述第二高浓度第一导电类型区并且夹着所述第二第一导电类型阱的方式，在所述第二导电类型阱的表面上在所述第一方向上延伸作为第二触发器分接区。4.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：森下泰之，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：